JP5320414B2 - The fuel cell system - Google Patents

The fuel cell system

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JP5320414B2 JP2011011037A JP2011011037A JP5320414B2 JP 5320414 B2 JP5320414 B2 JP 5320414B2 JP 2011011037 A JP2011011037 A JP 2011011037A JP 2011011037 A JP2011011037 A JP 2011011037A JP 5320414 B2 JP5320414 B2 JP 5320414B2
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Abstract

A fuel cell system includes a fuel cell (1), an evaporating portion (2), a reforming portion (3), a tank (4), a heating portion (40), a water supply passage (8), a water supply source (80) being switchable between a normal mode in which water in the tank is sent to the evaporating portion by a first rotation, and a reverse mode in which the water in the water supply passage is returned to the tank by a second rotation, and a control portion (100) performing a freeze restraining process by controlling the water supply source to alternately operate in the normal mode and the reverse mode in a case where the control portion determines a possibility of a freezing or a start of the freezing of at least one of the water supply passage and the water supply source.

Description

本発明は、改質用の水蒸気となる原料水を溜めるタンクを有する燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system having a tank for storing raw water serving as a steam reforming.

特許文献1は、燃料電池本体内の配管が凍結しそうな場合には、貯湯槽からの温かい循環水を凍結しそうな配管の近くに流すことにより配管の凍結防止を図る技術を開示している。 Patent Document 1, when the pipe within the fuel cell main body is likely to freeze, discloses a technique for achieving the antifreeze of the pipe by flowing warm circulating water from the hot water storage tank near the likely frozen pipe. 特許文献2は、燃料電池の運転中に改質水配管が凍結しそうな場合には、貯湯槽からの暖かい循環水を水処理装置を介して水タンクにいれることで、改質水の温度を上げて、改質水配管の凍結防止を図る技術を開示している。 Patent Document 2, when the reforming water piping is likely to freeze during the operation of the fuel cell, a warm circulating water from the hot water tank that is are in the water tank through the water treatment device, the temperature of the reforming water raised, it discloses a technique for achieving the antifreeze of the reforming water piping. 特許文献3は、燃料電池本体内の温度が低い場合、内部の配管が凍結しないように燃料電池本体内に凍結防止用ヒータと換気ファンを作動させることで、ハウジング内部の温度を上昇させ、配管の凍結防止を図る技術を開示している。 Patent Document 3, when the temperature of the fuel cell body is low, that the interior of the pipe activates the ventilation fan and antifreeze heater in the fuel cell main body so as not to freeze to raise the temperature inside the housing, the pipe It discloses a technique to improve the anti-freeze.

特開2003−282105号公報 JP 2003-282105 JP 特開2008−243590号公報 JP 2008-243590 JP 特開2005−259494号公報 JP 2005-259494 JP

特許文献1では、貯湯槽に溜めた湯の熱量が余分に使われ、貯湯槽における排熱回収効率が低下する不具合がある。 In Patent Document 1, heat of the hot water was retained in the hot water tank is extra use, there is a problem that the exhaust heat recovery efficiency in the hot water storage tank decreases. 特許文献2では、貯湯槽からの暖かい水を水タンクに導入するため、同様に、貯湯槽における排熱回収効率が低下する不具合がある。 In Patent Document 2, for introducing warm water from the hot water tank to the water tank, likewise, there is a problem that the exhaust heat recovery efficiency in the hot water storage tank decreases. 更に、改質水を溜めている水精製器の寿命が短くなる不具合がある。 Furthermore, there is a problem that the life of the water purifier that are pooled reforming water is shortened. また、燃料電池システムの停止中には、改質水配管の凍結防止はできない不具合がある。 Also, during stop of the fuel cell system, there is a problem that can not antifreeze of the reforming water piping. 特許文献3では、ハウジング内部の温度を上昇させるものの、配管類の凍結防止は必ずしも充分ではない。 In Patent Document 3, although raising the temperature inside the housing, antifreeze of pipes is not always sufficient.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、冬期または寒冷地等において、貯湯槽の湯を用いることなく、改質用の水蒸気となる原料水を溜めるタンクと蒸発部とを繋ぐ給水通路における凍結を抑えるのに更に有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, the water supply connecting in winter or cold districts or the like, without using hot water of the hot water storage tank, a tank and an evaporation portion for storing the raw water to be steam reforming Furthermore it is an object to provide an advantageous fuel cell system to suppress the freezing of passage.

本発明に係る燃料電池システムは、(i)アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、(ii)原料水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部と、(iii)蒸発部で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、(iv)蒸発部に供給される原料水を溜めるタンクと、(v)タンクに供給される原料水またはタンクに貯留されている原料水を加熱させる加熱部と、(vi)タンクと蒸発部とを連通させタンク内の原料水を蒸発部の入口ポートに向けて供給させる給水通路と、(vii)給水通路に設けられ正回転によりタンク内の水を蒸発部に搬送させる正モードと逆回転により給水通路の水をタンク内に戻す逆モードとに切り替え可能な水搬送源と、(viii)水搬送源を制御 The fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell (i) an anode fluid and cathode fluid power is supplied, the evaporation portion for generating steam by evaporating (ii) raw water, in (iii) evaporation unit a reformer which forms an anode fluid fuel using the generated steam by modified, (iv) a tank for storing raw water supplied to the evaporator section, or raw water supplied to the (v) tank a heating unit for heating the raw water stored in the tank, the water supply passage to supply toward the inlet port of the evaporator unit of raw water in the tank communicates with the evaporator portion and (vi) a tank, (vii) water water conveyance source capable of switching water supply passage by the positive mode and reverse rotation of transporting the forward rotation water in the tank to the evaporation unit provided in the opposite mode to return to the tank passage, (viii) water conveyance source the control る制御部と、(ix)環境温度を検知するための温度センサとを具備しており、(x)制御部は、給水通路および水搬送源のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるとき、または、凍結が開始されているとき、水搬送源の正モードおよび逆モードを交互に実行させ、タンク内の原料水を給水通路において往復移動させて給水通路の凍結を抑える凍結抑制処理を実行する。 That a control unit, (ix) and comprising a temperature sensor for detecting the environmental temperature, the (x) controller, freezing may occur in at least one of the water supply passage and water conveyance source when, or, when the freezing is started, a positive mode and reverse mode of water transport source is executed alternately, the freeze suppression processing the raw water in the tank by reciprocating in the water supply passage suppress freezing of the water supply passage Execute.

本発明に係る燃料電池システムによれば、冬期または寒冷地等において、給水通路および水搬送源のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるとき、または、凍結が開始されているとき、制御部は、水搬送源を正モードおよび逆モードで交互に駆動させる凍結抑制処理を実行する。 According to the fuel cell system according to the present invention, in the winter or cold districts or the like, when frozen in at least one of the water supply passage and water conveyance source may occur, or, when the freezing is started, the control Department executes freeze suppression processing for driving alternately water conveyance source positive mode and reverse mode. これによりタンク内の凍結温度よりも高温に維持されている液相状の原料水を給水通路において往復移動させ、給水通路の凍結を抑える。 Thus the liquid phase shaped raw water that is maintained at a temperature higher than the freezing temperature in the tank is reciprocated in the water supply passage to suppress the freezing of the water supply passage. なお、給水通路内の原料水の状況に応じて、正モード→逆モードの順にしても良いし、逆モード→正モードの順にしても良い。 It should be noted that, depending on the situation of raw water in the water supply passage, may be in the order of the positive mode → reverse mode, may be in the order of the reverse mode → positive mode.

本発明によれば、冬期または寒冷地等において、給水通路および水搬送源のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるとき、または、凍結が開始されているとき、タンク内の凍結温度以上に維持されている液相状の原料水を給水通路において往復移動させ、給水通路の凍結を抑えることができる。 According to the present invention, in the winter or cold districts or the like, when frozen in at least one of the water supply passage and water conveyance source may occur, or, when the freezing is started, freezing temperature than in the tank the liquid phase shaped raw water that is maintained by reciprocating in the water supply passage, it is possible to suppress freezing of the water supply passage to. このため冬期または寒冷地等においても燃料電池システムを容易に起動させて運転できる。 Therefore it operated easily activate the fuel cell system even in winter or cold districts or the like. 本発明によれば、貯湯槽の温水を使用せずとも良いため、貯湯槽の排熱効率を高く維持させることができる。 According to the present invention, since good without using hot water of the hot water storage tank, it is possible to maintain high heat efficiency of the hot water storage tank.

実施形態1に係り、燃料電池システムを示す図である。 It relates to Embodiment 1, showing the fuel cell system. 他の実施形態に係り、制御部が実行する凍結抑制処理のフローチャートである。 It relates to another embodiment, a flowchart of the freeze suppression processing executed by the control unit. 別の実施形態に係り、制御部が実行する凍結抑制処理の正モードのフローチャートである。 It relates to another embodiment, a flow chart of the positive mode of the freeze suppression processing executed by the control unit. 更に別の実施形態に係り、制御部が実行する凍結抑制処理の正モードのフローチャートである。 Furthermore it relates to another embodiment, a flow chart of the positive mode of the freeze suppression processing executed by the control unit.

本発明によれば、制御部は、給水通路および水搬送源のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるとき、水搬送源を正モードおよび逆モードで交互に実行させる凍結抑制処理を実行する。 According to the present invention, the control unit, when freezing in at least one of the water supply passage and water conveyance source may occur, perform a freeze suppression processing to be executed alternately water conveyance source positive mode and reverse mode to. これによりタンク内に溜められている凍結温度よりも高い温度をもつ原料水(以下、水ともいう)を給水通路において往復移動させて給水通路の凍結を抑える。 Thus the raw water having a temperature higher than the freezing temperature that is retained in the tank (hereinafter, also referred to as water) is reciprocated in the water supply passage to be suppressed freezing of the water supply passage. 給水通路に存在する水量が多い場合には、逆モード→正モード→逆モード…等の順に実行できる。 If the amount of water present in the water supply passage is large, it can be executed in the order of reverse mode → normal mode → reverse mode ... etc. 給水通路に存在する水量が少ない場合には、逆モード→正モード→逆モード…等の順に実行でき、あるいは、正モード→逆モード→正モード…等の順に実行できる。 If the amount of water present in the water supply passage is small, the reverse mode → can be executed in the order of the positive mode → reverse mode ... or the like, or, can be executed in the order of the positive mode → reverse mode → positive mode ... etc. 給水通路に水が存在しない場合には、正モード→逆モード→正モード→逆モード……等の順に実行できる。 In the case where the water supply passage there is no water, it can be executed in the order, such as a positive mode → reverse mode → normal mode → reverse mode ....

好ましい形態によれば、制御部は、凍結抑制処理の開始時に、正モードよりも逆モードを優先させ、水搬送源を逆モードとして駆動させることにより給水通路内の水を空状態にさせてタンク内に戻す戻し処理を実行する。 According to a preferred embodiment, the control unit at the start of the freeze suppression processing, the reverse mode is given priority than the positive mode, the water conveyance source by the empty state of water in the water supply passage by driving a reverse mode tank It executes processing returns back within. この場合、給水通路内の水が空状態となるため、給水通路の基準状態が確保される。 In this case, the water in the water supply passage for the empty state, the reference state of the water supply passage is ensured. ここで、給水通路の通路長および通路容積は既知であり、水搬送源の単位時間あたりの水搬送量も既知である。 Here, the passage length and passage volume of the water supply passage is known, the water conveyance amount per unit time of the water conveyance source are also known. このため、基準状態(給水通路の水が空の状態)に対して、給水通路内に供給された水の合計流量が求められる。 Therefore, with respect to the reference state (water empty the water supply passage), total flow rate of supplied into the water supply passage of water is required. この結果、給水通路内に供給された水の水位が求められ、ひいては給水通路において凍結防止処理が実行されている領域が求められる。 As a result, a demand has water level supplied into the water supply passage of water, regions freeze prevention processing in the water supply passage is performed is determined in turn.

好ましい形態によれば、制御部は、給水通路に凍結が発生していると判定するとき、加熱部の単位時間あたりの発熱量を増加させ、タンク内の原料水を昇温させる。 According to a preferred embodiment, the control unit, when determining the frozen water supply passage has occurred, increasing the amount of heat generated per unit of the heating unit time, raising the temperature of the raw water in the tank. 次回に正モードが実施されるとき、昇温された原料水を給水通路に供給できる。 When the positive mode is performed next can supply heated raw material water to the water supply passage.

システムの環境温度を検知するための温度センサが設けられている。 Temperature sensor for detecting the environmental temperature of the system is provided. 環境温度は、システムを設置する場所の温度でも良いし、システムの筐体の内部温度とすることもできる。 Environmental temperature may be a temperature where to install the system, it may also be internal temperature of the housing of the system. 好ましい形態によれば、制御部は、温度センサで検知する温度が第1閾値温度T1(凍結を考慮した温度,T1≦5℃)以下であるとき、凍結のおそれが少なからずあるため、水搬送源を逆モードとして駆動させることにより、給水通路内の水を減少または空状態にさせてタンク内に戻すことができる。 According to a preferred embodiment, the control unit, when the temperature detected by the temperature sensor is a first threshold temperature T1 (temperature considering freezing, T1 ≦ 5 ° C.) or less, since the freezing fear is not a little, water transport sourced from by driving the reverse mode, it is possible by the reduction or empty the water in the water supply passage back into the tank. 風が吹きやすい等といったシステムの設置場所等を考慮し、T1としては1℃、3℃、5℃等を選択できるが、これらに限定されるものではない。 Considering the location of the system such as the wind blows easily etc., etc., 1 ° C. as T1, 3 ° C., it can be selected to 5 ° C. and the like, but is not limited thereto. なお、強風が吹く場所では第1閾値温度T1は低めにできる。 The first threshold temperature T1 in places where strong wind blows can be lower.

また、温度センサで検知する温度が第2閾値温度T2(T2<T1)以下であるとき、制御部は、凍結が発生するおそれがあると判定する。 Further, it is determined that the temperature detected by the temperature sensor when it is a second threshold temperature T2 (T2 <T1) or less, the control unit, there is a possibility that freezing will occur. これにより制御部は水搬送源を正モードおよび逆モードで交互に実行させ、タンク内の水を給水通路において往復移動させて給水通路の凍結を抑える凍結抑制処理を実行することが好ましい。 Thus, the control unit is to execute alternately the water conveyance source positive mode and reverse mode, it is preferable to perform the freeze restraining process water in the tank by reciprocating in the water supply passage suppress freezing of the water supply passage. 環境温度としては、外気温度、または、燃料電池システムのハウジング内(例えばハウジングの吸気口側)の温度が例示される。 The environmental temperature, the outside air temperature or the temperature within the housing of the fuel cell system (e.g., an intake port side of the housing) are exemplified.

好ましい形態によれば、給水通路のうち蒸発部と水搬送源との間の通路部分における水の存在を検知するための水センサが設けられている。 According to a preferred embodiment, water sensor for detecting the presence of water in the passage portion between the evaporating portion and the water conveyance source of the water supply passage is provided. この場合、制御部は、水搬送源を駆動させるとき水センサからの信号に基づいて、水搬送源の正モードを停止させることが好ましい。 In this case, the control unit, when driving the water conveyance source based on a signal from the water sensors, it is preferable to stop the positive mode of water transport source. 水センサが水を検知した場合には、水が蒸発部の直前に到達している。 If water sensor detects water, the water has reached just before the evaporation section. このため蒸発部への水の進入を抑制すべく、正モードを停止させることが好ましい。 Therefore in order to suppress the ingress of water into the evaporation unit, it is preferable to stop the positive mode. 水センサとしては、通路部分における水の存在を検知できるものであれば何でも良く、静電容量式センサ、電気抵抗式センサ、重量センサ、水頭圧センサ等が例示される。 The water sensor, anything as long as it can detect the presence of water in the passage portion, the capacitance type sensor, an electric resistance type sensors, weight sensors, head pressure sensor and the like.

好ましい形態によれば、制御部は、水搬送源を正モードで駆動させるとき、水搬送源の駆動時間または水搬送源の駆動量に基づいて、水搬送源の正モードから逆モードに切り替える。 According to a preferred embodiment, the control unit, when driving the water conveyance source in positive mode, based on the driving amount of the driving time or water conveyance source of water transport source is switched from the positive mode of water transport source in the reverse mode. この場合、タンク内の水が給水通路に過剰に供給されることが回避され、水が蒸発部に進入することが抑制される。 In this case, it is avoided that the water in the tank is excessively supplied to the water supply passage, the water enters the evaporation portion can be suppressed. 水搬送源の駆動時間または駆動量は、基本的には、タンク内の水を給水通路に供給させた水の流量に相当する。 Driving time or driving amount of water transport source is basically equivalent to the flow rate of water was supplied to the water in the tank to the water supply passage. このため、給水通路の基準状態から給水通路に供給された水の水位が把握される。 Therefore, the water level of the water supplied to the water supply passage from the reference state of the water supply passage is grasped. ひいては給水通路のうち水により凍結抑制できる領域が把握される。 Hence area that can be frozen suppressed by among water supply passage is grasped.

好ましい形態によれば、モータはステッピングモータとされている。 According to a preferred embodiment, the motor is a stepping motor. この場合、正モードを1回完了するにあたり、ステッピングモータに給電されるパルス総数をNaとする。 In this case, upon completion of a positive mode once, the total number of pulses fed to the stepping motor and Na. または、正モードを1回完了するにあたり、ステッピングモータが駆動する駆動時間をtaとする。 Or, when completing the positive mode once, the driving time for the stepping motor is driven to ta. ここで、ステッピングモータに給電されるパルス総数Na、ステッピングモータの駆動時間taは、給水通路の水が空状態(基準状態)のときにおいて、ステッピングモータが正回転してポンプが正モードで駆動するとき、給水通路を蒸発部に向けて流れる水が水センサの高さ位置(給水通路のうち蒸発部の入口ポートの直前)まで到達できるように設定されていることが好ましい。 Here, the total number of pulses Na fed to the stepping motor, driving time ta of the stepping motor, the water of the water supply passage at the time of empty (reference state), the stepping motor pump rotates forward to drive the positive mode when, water flowing toward the water supply passage to the evaporator portion may preferably be set to be able to reach to a height position of the water sensor (immediately before the inlet port of the evaporation part of the water supply passage).

この場合、給水通路の水が空状態(基準状態)を起点とし、ステッピングモータに給電されるパルス総数がNaに到達する前に、または、ステッピングモータの駆動時間がtaに到達する前に、水センサが水を検知するときには、給水通路の内壁面が凍結して給水通路の流路断面積が小さくなっているものと判定される。 In this case, the water of the water supply passage is starting from the empty state (reference state), before the total number of pulses fed to the stepping motor reaches the Na, or, before the drive time of the stepping motor reaches ta, water when the sensor detects the water, the inner wall surface of the water supply passage is determined that the flow path cross-sectional area of ​​the water supply passage and freeze is smaller. そこで、制御部は、加熱部の単位時間あたりの発熱量を初期よりΔW増加させることが好ましい。 Therefore, the control unit preferably causes the amount of heat generated per unit of the heating unit time is ΔW increased from the initial. この場合、次回の正モードを実行するときにおいて給水通路に供給する水の温度を昇温させて凍結防止性を高めることができる。 In this case, it is possible to enhance the anti-freezing properties by raising the temperature of the water supplied to the water supply passage at the time when the next run the positive mode. 凍結抑制処理におけるモータ(ステッピングモータ)の回転速度について、正モード時の回転速度をVaとし、逆モード時の回転速度をVcとするとき、Va=Vc、Va≒Vc、Va<Vc、Va>Vcのいずれでも良い。 The rotational speed of the motor (a stepping motor) in frozen suppression process, the rotational speed of the positive mode and Va, when the rotational speed of the reverse mode and Vc, Va = Vc, Va ≒ Vc, Va <Vc, Va> any of the Vc good. また、制御部は、給水通路に凍結が発生していると判定するとき、正モードおよび逆モードを繰り返して複数回実行し、正モードの実行回数が増加するにつれて加熱部の単位時間あたりの発熱量を初期よりも段階的にまたは連続的に増加させることにより、タンク内の原料水を昇温させることが好ましい。 The control unit, when determining the frozen water supply passage is occurring, performs a plurality of times by repeating a positive mode and reverse mode, heat generation per unit of the heating unit time as the number of executions of the positive mode increases by the amount of increase early than stepwise or continuously also preferably raise the temperature of the raw water in the tank. 正モードの実行回数が増加するにつれてタンク内の原料水を昇温させるため、凍結解除に有利である。 Since the number of executions of the positive mode causes the temperature of the raw water in the tank as it increases, it is advantageous to unfreeze.

[実施形態1] [Embodiment 1]
図1は実施形態1の概念を示す。 Figure 1 shows the concept of Embodiment 1. 図1に示すように、燃料電池システムは、燃料電池1と、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部2と、蒸発部2で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部3と、蒸発部2に供給される液相状の水を溜めるタンク4と、これらを収容するケース5とを有する。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system includes a fuel cell 1, the reforming and evaporation unit 2 to generate steam by evaporating the liquid phase form of water, the fuel with steam generated by the evaporation unit 2 includes a reforming unit 3 for forming an anode fluid by a tank 4 for storing the liquid phase form of the water supplied to the evaporation unit 2, and a case 5 for housing them. 燃料電池1は、イオン伝導体を挟むアノード10とカソード11とをもち、例えば、SOFCとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池(運転温度:例えば400℃以上)を適用できる。 The fuel cell 1 has an anode 10 and a cathode 11 sandwiching the ion conductor, for example, SOFC and solid oxide fuel cells, also called (operating temperature: for example, 400 ° C. or higher) can be applied. 改質部3は、セラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部2に隣設されており、温度センサ33を有する。 Reforming unit 3, reforming catalyst on a carrier such as ceramics are formed by supporting a are provided adjacent to the evaporator unit 2 has a temperature sensor 33. 改質部3および蒸発部2は改質器2Aを構成しており、燃料電池1と共に断熱壁19で包囲され、発電モジュール18を形成している。 Reforming portion 3 and the evaporating portion 2 constitutes a reformer 2A, surrounded by a heat insulating wall 19 with the fuel cell 1, to form a power generation module 18. 改質部3,蒸発部2と燃料電池1との間には、着火部35をもつ燃焼部105が設けられている。 Reforming unit 3, between the evaporator portion 2 and the fuel cell 1, a combustion section 105 having an ignition portion 35 is provided.

運転時には、改質器2Aは改質反応に適するように断熱壁19内において加熱される。 In operation, reformer 2A is heated in the heat insulating wall 19 so as to be suitable for the reforming reaction. 運転時には、蒸発部2は水を加熱させて水蒸気とさせ得るように加熱される。 In operation, the evaporation unit 2 is heated so as to steam by heating water. 燃料電池1がSOFCタイプの場合には、アノード10側から流路103を経て排出されたアノード排ガスと、カソード11側から流路104を経て排出されたカソード排ガスが燃焼部105で燃焼するため、改質部3および蒸発部2は同時に加熱される。 When the fuel cell 1 is of the SOFC type, since the anode exhaust gas discharged through the channel 103 from the anode 10 side, the cathode exhaust gas from the cathode 11 side is discharged via the passage 104 is burned in the combustion section 105, reforming portion 3 and the evaporating portion 2 is heated simultaneously.

燃料通路6は、燃料源63からの燃料を改質器2Aに供給させるものであり、燃料ポンプ60および脱硫器62をもつ。 Fuel passage 6, which is supplied with fuel from a fuel source 63 to the reformer 2A, with the fuel pump 60 and a desulfurizer 62. 燃料電池1のカソード11には、カソード流体(空気)をカソード11に供給させるためのカソード流体通路70が繋がれている。 The cathode 11 of the fuel cell 1, the cathode fluid passage 70 for supply cathode fluid (air) to the cathode 11 is connected. カソード流体通路70には、カソード流体搬送用の水搬送源として機能するカソードポンプ71が設けられている。 The cathode fluid passage 70, a cathode pump 71 which serves as a water conveyance source for the cathode fluid delivery is provided.

図1に示すように、ケース5は外気に連通する吸気口50と排気口51とをもち、更に、第1室である上室空間52と、第2室である下室空間53とをもつ。 As shown in FIG. 1, the case 5 has an intake port 50 communicating with the outside air and the exhaust port 51, having further the upper chamber space 52 which is a first chamber and a lower chamber space 53 which is a second chamber . 燃料電池1は、改質部3および蒸発部2と共に、ケース5の上側つまり上室空間52に収容されている。 The fuel cell 1, the reforming unit 3 and the evaporation unit 2 is housed in the upper clogging upper chamber space 52 of the case 5. ケース5の下室空間53には、改質部3で改質される液相状の水を溜めるタンク4が収容されている。 The lower chamber space 53 of the case 5, a tank 4 for storing the liquid phase form of water reformed in the reforming unit 3 is accommodated. タンク4には、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部40が設けられている。 The tank 4, the heating unit 40 is provided with a heating function such as an electric heater. 加熱部40は、タンク4に貯留されている水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。 Heating unit 40 is intended to heat the water stored in the tank 4 can be formed by an electric heater or the like. 外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部100からの指令に基づいて、タンク4の水は加熱部40により所定温度(例えば5℃、10℃、20℃)以上に加熱され、凍結が抑制される。 The like when the environmental temperature, such as ambient air temperature is low, based on a command from the control unit 100, the water tank 4 is heated by the heating unit 40 a predetermined temperature (e.g. 5 ℃, 10 ℃, 20 ℃) ​​above, frozen is suppressed. なお、タンク4内の水位は基本的にはほぼ同一となるようにされていることが好ましい。 Incidentally, the water level in the tank 4 may preferably be such that substantially the same basically.

図1に示すように、下室空間53側のタンク4の出口ポート4pと上室空間52側の蒸発部2の入口ポート2iとを連通させる給水通路8が、配管としてケース5内に設けられている。 As shown in FIG. 1, the water supply passage 8 for communicating the inlet port 2i of the evaporation unit 2 of the outlet port 4p and the upper chamber space 52 side of the lower chamber space 53 side of the tank 4 is provided in the casing 5 as the pipe ing. 図1に示すように、ケース5内において、タンク4は蒸発部2の下側に配置されているため、給水通路8は縦方向に沿って延びる。 As shown in FIG. 1, in the case 5, since the tank 4 is arranged on the lower side of the evaporating portion 2, the water supply passage 8 extends along the longitudinal direction. 給水通路8には加熱部40が設けられていない。 Heating unit 40 is not provided in the water supply passage 8. 本実施形態に係る凍結抑制処理により給水通路8の凍結が抑えられるためである。 This is because the freezing of the water supply passage 8 is suppressed by freezing suppression processing according to the present embodiment.

給水通路8は、タンク4内に溜められている水をタンク4の出口ポート4pから蒸発部2の入口ポート2iに向けて蒸発部2に供給させる通路である。 Water supply passage 8 is a passage to supply to the evaporation unit 2 toward the water is reserved in the tank 4 from the outlet port 4p of the tank 4 to the inlet port 2i of the evaporation unit 2. 給水通路8には、タンク4内の水を蒸発部2まで搬送させる水搬送源として機能するポンプ80が設けられている。 The water supply passage 8, a pump 80 which serves as a water conveyance source for conveying the water in the tank 4 to the evaporator portion 2 is provided. ポンプ80はギヤポンプ等のシール性が良い公知のポンプを採用できる。 Pump 80 may employ a known pump is good sealing properties, such as a gear pump. ポンプ80はこれを駆動させる電気式のモータ82をもつ。 Pump 80 has a motor 82 of the electric driving it. ポンプ80は高い水シール性をもち、給水通路8においてポンプ80の吐出ポート80pよりも下流上方に水が存在する場合、その水は長期にわたりポンプ80よりも上流に漏れることが抑制されている。 Pump 80 has a high water sealability, when water is present downstream above the discharge port 80p of the pump 80 in the water supply passage 8, the water to leak upstream is suppressed than the pump 80 for a long time. 従って、燃料電池システムの運転停止時には、給水通路8においてポンプ80の吐出ポート80pよりも下流の通路部分8xに水が存在することが多い。 Therefore, when the operation stop of the fuel cell systems often water is present downstream of the passage portion 8x than the discharge port 80p of the pump 80 in the water supply passage 8. このような水は冬期または寒冷地等において凍結の要因となり易い。 Such water is likely to become a factor of freezing in winter or cold climates like. なお、給水通路8は蒸発部2,改質部3、燃料電池1等を介して大気に連通するようにされている。 Incidentally, the water supply passage 8 is the evaporation unit 2, the reforming unit 3, through the fuel cell 1 or the like is adapted to communicate with the atmosphere.

本実施形態によれば、ポンプ80を駆動させるモータ82は、正回転および逆回転可能とされている。 According to this embodiment, the motor 82 for driving the pump 80 is configured to be forward rotation and reverse rotation. すなわち、モータ82は、正方向に回転駆動してタンク4内の水を出口ポート4pから蒸発部2の入口ポート2iに向けて搬送させる正モードと、逆方向に回転駆動して給水通路8の水を出口4pからタンク4内に戻す逆モードとに切り替え可能とされている。 That is, the motor 82, a positive mode for the water in the positive direction to the rotary drive to the tank 4 is conveyed toward the inlet port 2i of the evaporation unit 2 from the outlet port 4p, the water supply passage 8 and rotated in the reverse direction water are able to be switched to the opposite mode back into tank 4 from the outlet 4p. 従って、モータ82を有するポンプ80は、タンク4内の水を蒸発部2に搬送させる正モードと、給水通路8の水をタンク4内に戻す逆モードとに切り替え可能とされている。 Thus, the pump 80 having a motor 82, are able to be switched to the water in the tank 4 and a positive mode of transporting the evaporation unit 2, the reverse mode to return the water of the water supply passage 8 into the tank 4. モータ82を駆動回路を介して制御するための制御部100が設けられている。 Control unit 100 to control via the drive circuit of the motor 82 is provided. モータ82としては、正回転および逆回転可能なモータであれば何でも良いが、ステッピングモータが好ましい。 The motor 82, but may be any forward rotation and reverse rotatable motor, a stepping motor is preferred. 制御部100はモータ82を介してポンプ80を制御する。 Control unit 100 controls the pump 80 via the motor 82. 更に、制御部100はポンプ71,79,60のモータを介してポンプ71,79,60を制御する。 Furthermore, the control unit 100 controls the pump 71,79,60 via the motor pump 71,79,60.

システムの起動時において、ポンプ60が駆動すると、燃料通路6から燃料が蒸発部2,改質部3,アノード流体通路73,燃料電池1のアノード10,流路103を介して燃焼部105に流れる。 In the system startup, the pump 60 is driven, the flow from the fuel passage 6 fuel evaporating portion 2, the reforming unit 3, the anode fluid passage 73, the anode 10 of the fuel cell 1, a combustion portion 105 through the channel 103 . カソードポンプ71によりカソード流体(空気)がカソード流体通路70、カソード11,流路104を介して燃焼部105に流れる。 Cathode fluid (air) cathode fluid passage 70 by the cathode pump 71, the cathode 11 flows into the combustion unit 105 through the passage 104. この状態で着火部35が着火すると、燃焼部105において燃焼が発生し、改質部3および蒸発部2が加熱される。 When the ignition portion 35 in this state is ignited, combustion occurs in the combustion section 105, the reforming unit 3 and the evaporation unit 2 is heated. このように改質部3および蒸発部2が加熱された状態で、ポンプ80が正モードで駆動すると、タンク4内の水はタンク4の出口ポート4pから蒸発部2の入口ポート2iに向けて給水通路8内を搬送され、蒸発部2で加熱されて水蒸気とされる。 In a state where the reforming unit 3 and the evaporation unit 2 is heated, the pump 80 is driven in the positive mode, the water in the tank 4 towards the outlet port 4p of the tank 4 to the inlet port 2i evaporators 2 are conveyed in the water supply passage 8, it is heated by the evaporating portion 2 and steam. 水蒸気は、燃料通路6から供給される燃料(ガス状が好ましいが、場合によっては液相状としても良い)と共に改質部3に移動する。 Water vapor, (although gaseous is preferred, in some cases also be a liquid-phase state) fuel supplied from the fuel passage 6 while moving to the reforming unit 3. 改質部3において燃料は水蒸気で改質されてアノード流体(水素含有ガス)となる。 Fuel will be modified by the anode fluid (hydrogen-containing gas) with steam in the reforming unit 3. アノード流体はアノード流体通路73を介して燃料電池1のアノード10に供給される。 The anode fluid is supplied to the anode 10 of the fuel cell 1 via the anode fluid passage 73. 更にカソード流体(酸素含有ガス、ケース5内の空気)がカソード流体通路70を介して燃料電池1のカソード11に供給される。 Furthermore cathode fluid (oxygen-containing gas, air in the case 5) is supplied to the cathode 11 of the fuel cell 1 via the cathode fluid passage 70. これにより燃料電池1が発電する。 Thus the fuel cell 1 generates electric power. アノード10から排出されたアノード流体のオフガス、カソード11から排出されたカソード流体のオフガスは、流路103,104を通過し、燃焼部105に至り、燃焼部105で燃焼される。 Off of the anode fluid discharged from the anode 10, off-gas of the cathode fluid discharged from the cathode 11 passes through the passage 103 and 104, reaches the combustion section 105, is burned in the combustion section 105. 高温の排ガスは、排ガス通路75を介してケース5の外方に排出される。 High-temperature exhaust gas is discharged to the outside of the case 5 via the exhaust gas passage 75.

排ガス通路75には、凝縮機能をもつ熱交換器76が設けられている。 The exhaust gas passage 75, the heat exchanger 76 is provided with a condensing function. 貯湯槽77に繋がる貯湯通路78および貯湯ポンプ79が設けられている。 Hot-water passage 78 and hot-water pump 79 connected to the hot water storage tank 77 is provided. 貯湯通路78は往路78aおよび復路78cをもつ。 Hot-water passage 78 has an outward 78a and return path 78c. 貯湯槽77の低温の水は、貯湯ポンプ79の駆動により、貯湯槽77の吐出ポート77pから吐出されて往路78aを通過し、熱交換器76に至り、熱交換器76で加熱される。 Cold water hot water storage tank 77 is driven by the hot-water storage pump 79, it passes through the forward path 78a and discharged from the discharge port 77p of the hot water storage tank 77, reaches the heat exchanger 76, is heated in heat exchanger 76. 熱交換器76で加熱された水は、復路78cを介して帰還ポート77iから貯湯槽77に帰還する。 Water heated in the heat exchanger 76 is fed back to the hot water storage tank 77 from the return port 77i via the return path 78c. このようにして貯湯槽77の水は温水となる。 Water of the hot water storage tank 77 in this way is the warm water. 前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器76で凝縮されて凝縮水となる。 Water vapor contained in the above-mentioned exhaust gas, the condensed water is condensed in the heat exchanger 76. 凝縮水は、熱交換器76から延設された凝縮水通路42を介して重力等により浄水部43に供給される。 Condensed water is fed to the water purification unit 43 by gravity or the like through a condensed water passage 42 which extends from the heat exchanger 76. 浄水部43はイオン交換樹脂等の水浄化剤43aを有するため、凝縮水の不純物は除去される。 For water purification unit 43 having a water purifying agent 43a such as an ion-exchange resin, impurities of the condensed water is removed. 不純物が除去された水は水タンク4に移動し、水タンク4に溜められる。 Impurities have been removed the water moves in the water tank 4, is reserved in the water tank 4. ポンプ80が正モードで駆動すると、水タンク4内の水は給水通路8を介して高温の蒸発部2に供給され、蒸発部2で水蒸気とされて改質部3に供給され、改質部3において燃料を改質させる改質反応として消費される。 When the pump 80 is driven in the positive mode, the water in the water tank 4 is supplied to the high temperature of the evaporation unit 2 through the water supply passage 8, being the steam is supplied to the reforming unit 3 by the evaporation unit 2, reforming section the fuel is consumed as the reforming reaction for reforming in 3.

さて、燃料電池システムの発電運転が停止されている場合、冬期または寒冷地等では、外気温度等の環境温度が低くなると、給水通路8およびポンプ80のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるときがある。 Now, if the power generation operation of the fuel cell system is stopped, in winter or cold districts or the like, when the environmental temperature, such as ambient air temperature decreases, the risk of freezing occurs in at least one of the water supply passage 8 and the pump 80 there is a certain time. このように凍結が発生するおそれがあるときには、制御部100は、ポンプ80の正モードおよび逆モードを交互に実行させる凍結抑制処理を実行する。 When such freezing may occur in the control unit 100 executes the freeze suppression processing for executing the normal mode and the reverse mode of the pump 80 alternately. 正モードのとき、モータ82が正方向に回転駆動して、ポンプ80が正方向に駆動され、タンク4内の水は、給水通路8において蒸発部2の入口ポート2iに向けて搬送される。 When the positive mode, the motor 82 is rotationally driven in the forward direction, the pump 80 is driven in the forward direction, the water in the tank 4, is conveyed toward the inlet port 2i of the evaporating section 2 in the water supply passage 8. 一般的には、水は蒸発部2の入口ポート2iの直前まで搬送されるものの、蒸発部2内には進入しない方が好ましい。 In general, although the water is conveyed to just before the inlet port 2i evaporation unit 2, it is preferable not to enter the inside evaporator portion 2. ここで、直前とは、タンク4の出口ポート4pと蒸発部2の入口ポート2iとの間に延設された給水通路8の全長を100として相対表示するとき、蒸発部2の入口ポート2iを起点としてタンク4に向けて0.5〜10までの任意値を意味する。 Here, immediately before and when the relative display the entire length of the water supply passage 8 which extends between the inlet port 2i outlet port 4p and evaporating portion 2 of the tank 4 as 100, the inlet port 2i evaporators 2 towards the tank 4 means any value up to 0.5 to 10 as a starting point.

これに対して、逆モードのときには、モータ82が逆方向に回転駆動して、ポンプ80が逆方向に駆動され、給水通路8内の水はタンク4に戻される。 In contrast, when the reverse mode, the motor 82 is driven to rotate in the reverse direction, the pump 80 is driven in the reverse direction, the water in the water supply passage 8 is returned to the tank 4. この結果、加熱部40で加熱されたタンク4内の温かい水(例えば2℃よりも高温)は、給水通路8において往復移動される。 As a result, warm the tank 4, which is heated by the heating unit 40 the water (e.g. a temperature higher than 2 ° C.) is reciprocated in the water supply passage 8. これにより制御部100は給水通路8およびポンプ80に対して凍結抑制処理を実行し、給水通路8およびポンプ80における凍結を抑えることができる。 Thus, the control unit 100 executes the freeze suppression processing for the water supply passage 8 and the pump 80, it is possible to suppress freezing of the water supply passage 8 and the pump 80. 従って、給水通路8の凍結を防止するために給水通路8に設ける給水通路用の加熱部(図示せず)を廃止でき、部品点数を削減でき、システムのコスト低減に貢献できる。 Therefore, it abolished the heating portion of the water supply passage provided in the water supply passage 8 in order to prevent freezing of the water supply passage 8 (not shown), the number of parts can be reduced, which contributes to cost reduction of the system.

上記した逆モードでは、給水通路8内に残留する水をタンク4内に戻すことができる。 In the reverse mode described above, it is possible to return the water remaining in the water supply passage 8 into the tank 4. このため、給水通路8内に塵埃等が存在するときには、その塵埃等をタンク4の底部に溜めることができ、塵埃が改質部3に供給されることが抑制され、改質触媒等の保護性を高め得る。 Therefore, when the dust is present in the water supply passage 8, the dust can be accumulated in the bottom portion of the tank 4, the dust is prevented from being supplied to the reforming unit 3, the protection of such reforming catalyst It can enhance sexual. また、システムが長期にわたり停止しているとき等には、給水通路8内に残留する水の品位が低下するおそれがある。 Moreover, the system is in the like when stopping for a long time, the quality of the water remaining in the water supply passage 8 may be reduced. この場合、逆モードにより、その水をタンク4に戻してタンク4の水(純水、凝縮水)で希釈させることができ、改質器3の改質触媒等の保護性を確保できる。 In this case, the reverse mode, the water is returned to the tank 4 tank 4 of water (pure water, condensed water) at can be diluted, it can be ensured protection of the reforming catalyst such as the reformer 3.

なお、環境温度(一般的には外気温度)を検知するための温度センサ57が設けられている。 The temperature sensor 57 for detecting the environmental temperature (typically ambient temperature) are provided. 温度センサ57は、ケース5の下室空間53のうち吸気口50付近に配置されているが、場合によってはケース5の外方に配置されていても良い。 Temperature sensor 57 has been disposed in the intake port 50 near one of the lower chamber space 53 of the case 5, in some cases it may be the be arranged outside the casing 5. 温度センサ57が検知した温度信号は制御部100に入力される。 Temperature signal by the temperature sensor 57 has been detected is input to the control unit 100. このため、制御部100は、給水通路8およびポンプ80のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるか否か、凍結が開始されているか否かを、温度センサ57の温度信号に基づいて判定することができる。 Therefore, the control unit 100, whether frozen in at least one of the water supply passage 8 and the pump 80 may occur, whether freezing is started, based on the temperature signal of the temperature sensor 57 it can be determined. 温度センサ57で検知される環境温度が上昇して凍結可能性が解消すれば、制御部は凍結抑制処理を停止させる。 If freezable environment temperature detected by the temperature sensor 57 rises and eliminated, the control unit stops the freeze restraining process. この場合には、逆モードで終了し、給水通路8に残留する水を無しとすることが好ましい。 In this case, it ends in the reverse mode, it is preferable to no water remaining in the water supply passage 8. 環境温度が再び低下するおそれがあることを考慮したものである。 Environmental temperature is taken into consideration that there may be lowered again.

[実施形態2] [Embodiment 2]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. ポンプ80を駆動させるモータ82としては、正回転および逆回転可能なステッピングモータ、正回転および逆回転可能なDCモータが挙げられる。 The motor 82 for driving the pump 80, forward rotation and reverse rotatable stepping motor, and a positive rotation and reverse rotatable DC motor. 燃料電池システムの発電運転を終了させる場合、制御部100は、モータ82を逆回転させてポンプ80の逆モードを実行させる。 To terminate the power generation operation of the fuel cell system, the control unit 100 reversely rotates the motor 82 to perform the reverse mode of the pump 80. 逆モードのとき、給水通路8に残留している水はタンク4に向けて給水通路8を逆流し、タンク4に戻される。 When the reverse mode, the water remaining in the water supply passage 8 back through the water supply passage 8 towards the tank 4, is returned to the tank 4. 給水通路8の水が空の状態となるまで、制御部100は、ポンプ80を逆モードで駆動させることが好ましい。 Until the water of the water supply passage 8 becomes empty, the control unit 100, it is preferable to drive the pump 80 in the reverse mode. この場合、ポンプ80の水も空の状態となる。 In this case, the water pump 80 also becomes empty. 従って、冬期または寒冷地等において、給水通路8が凍結するおそれがあるときであっても、システムの発電運転が終了してから次の発電運転が開始されるまで、給水通路8およびポンプ80の凍結のおそれが解消される。 Thus, in winter or cold districts or the like, even when the water supply passage 8 there is a risk of freezing, after the power generation operation of the system is complete until the next power generation operation is started, the water supply passage 8 and the pump 80 freezing of fear is eliminated.

また燃料電池システムの発電運転を長期にわたり停止させる場合には、発電運転の停止直前に、制御部100は、モータ82を逆回転させてポンプ80の逆モードを実行させる。 When stopping the power generation operation of the fuel cell system for a long time also, immediately before the stop the power generation operation, the control unit 100 reversely rotates the motor 82 to perform the reverse mode of the pump 80. ポンプ80の逆モードのとき、給水通路8内に残留している水は給水通路8を逆流し、タンク4に戻される。 When the reverse mode of the pump 80, the water remaining in the water supply passage 8 back through the water supply passage 8 and returned to the tank 4. この結果、給水通路8の水は空の状態となる。 As a result, the water of the water supply passage 8 becomes empty. ポンプ80の水も空の状態となる。 Water pump 80 also becomes empty. 従って、冬期または寒冷地等においても、システムの発電運転が終了してから次の発電運転が開始されるまでの期間が長期にわたるときであっても、給水通路8およびポンプ80の凍結のおそれが解消される。 Accordingly, even in the winter or cold districts or the like, a period from when the power generation operation of the system is complete until the next power generation operation is started even when long-term, frozen in fear of the water supply passage 8 and the pump 80 is It is eliminated.

本実施形態においても、冬期または寒冷地等において、燃料電池システムの発電運転が停止されている場合、給水通路8およびポンプ80のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがある。 In this embodiment, in winter or cold districts or the like, if the power generation operation of the fuel cell system is stopped, there is a possibility that freezing will occur in at least one of the water supply passage 8 and the pump 80. このようなとき、加熱部40でタンク4内の水を温めた状態において、制御部100は、ポンプ80の正モードおよび逆モードを交互に実行させる凍結抑制処理を実行する。 In such a case, in a state where warm water in the tank 4 by the heating unit 40, the control unit 100 executes the freeze suppression processing for executing the normal mode and the reverse mode of the pump 80 alternately. 前述したように、正モードのとき、タンク4内の水は給水通路8において蒸発部2の入口ポート2iの直前まで搬送される。 As described above, when the positive mode, the water in the tank 4 is transported in the water supply passage 8 immediately before the inlet port 2i evaporating portion 2. 逆モードのとき、給水通路8に残留している水は給水通路8を逆流し、タンク4に戻される。 When the reverse mode, the water remaining in the water supply passage 8 back through the water supply passage 8 and returned to the tank 4. このようにして夜間等において燃料電池システムが停止している場合、給水通路8において凍結のおそれがあるときには、タンク4内の加熱部40で加熱された温かい水(例えば5℃以上、10℃以上または20℃以上)は、給水通路8において蒸発部2に対して往復移動される凍結抑制処理が実行される。 If the fuel cell system is stopped at night or the like in this manner, the water supply when there is freezing fear in passage 8, warm water heated by the heating portion 40 of the tank 4 (for example, 5 ° C. or higher, 10 ° C. or higher or 20 ° C. or higher) is frozen suppression processing is reciprocated relative to the evaporation unit 2 in the water supply passage 8 is executed. 従って、給水通路8およびポンプ80における凍結を抑えることができる。 Therefore, it is possible to suppress freezing of the water supply passage 8 and the pump 80.

[実施形態3] [Embodiment 3]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. ポンプ80を駆動させるモータは、正回転および逆回転可能なステッピングモータ82sとされている。 Motor for driving the pump 80 is a positive rotation and reverse rotatable stepping motor 82 s. 冬期または寒冷地等において、燃料電池システムの発電運転が停止されている場合、給水通路8および水搬送源のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるとき、制御部100は前述したように凍結抑制処理を実行する。 In winter or cold districts or the like, if the power generation operation of the fuel cell system is stopped, when the freeze in at least one of the water supply passage 8 and the water conveyance source may occur, the control unit 100 as described above executing the freeze restraining process. 凍結抑制処理の開始時には、まず、ステッピングモータ82sを逆モードとして所定時間tc分、または、それよりも短い時間分、逆回転させることにより、ポンプ80を逆方向に回転させる。 At the beginning of the freeze suppression processing, first, a predetermined time tc min the stepping motor 82s as the reverse mode, or a short time duration than, by reverse rotation to rotate the pump 80 in the reverse direction. これにより給水通路8に残留されていた水を空状態にさせ、水の全部を出口ポート4pからタンク4内に戻す。 Thereby causing the water that has been remaining in the empty state to the water supply passage 8, all the water returning from the outlet port 4p into the tank 4. この場合、給水通路8は基本的には大気圧とされる。 In this case, the water supply passage 8 is basically the atmospheric pressure.

その後、制御部100は、ステッピングモータ82sを正モードとして所定時間ta分正回転させることにより、ポンプ80を正方向に回転させる。 Thereafter, the control unit 100 by a predetermined time ta min forward rotation of the stepping motor 82s as a positive mode, rotate the pump 80 in the forward direction. 正モードのとき、加熱部40で加熱されたタンク4内の温かい水は、タンク4の出口ポート4pから給水通路8を蒸発部2に向けて流れる。 When the positive mode, warm the tank 4, which is heated by the heating unit 40 the water flows toward the supply passage 8 from the outlet port 4p of the tank 4 to the evaporator portion 2. そして、水は、蒸発部2の入口ポート2iの直前まで搬送される。 The water is transported immediately before the inlet port 2i evaporating portion 2.

ここで、『蒸発部2の入口ポート2iの直前』とは、タンク4の出口ポート4pと蒸発部2の入口ポート2iとの間に延設された給水通路8の全長を100として相対表示するとき、蒸発部2の入口ポート2iを起点としてタンク4に向けて0.5〜20の範囲内の任意値を意味する。 Here, "immediately before the inlet port 2i evaporating portion 2" and the relative display the entire length of the water supply passage 8 which extends between the outlet port 4p and evaporators second inlet port 2i of the tank 4 as 100 when, toward the tank 4 to the inlet port 2i of the evaporating section 2 starting means any value in the range of 0.5 to 20. 例えば、0.5〜10の範囲内の任意値にできる。 For example, it can be of any value in the range of 0.5 to 10. 給水通路8にはこれを加熱するヒータ等の加熱部が設けられていないため、給水通路8内の水の熱は給水通路8に伝達され、給水通路8内の水の温度は次第に下降するため、再昇温させることが好ましい。 Since the heating unit such as a heater for heating this water supply passage 8 is not provided, the heat of the water in the water supply passage 8 is transmitted to the water supply passage 8, the temperature of the water in the water supply passage 8 is lowered gradually it is preferable to re-increasing the temperature of.

そこで、その後、制御部100はポンプ80の逆モードを所定時間tc分実行させる。 Therefore, after that, the control unit 100 causes the reverse mode of the pump 80 for a predetermined time tc minute run. 逆モードでは、ステッピングモータ82sおよびポンプ82が逆回転するため、給水通路8内に存在する水の全部はタンク4に戻り、加熱部40で再加熱されるか、タンク4において温かい水と混ざるため、再昇温される。 In the reverse mode, the stepping motor 82s and the pump 82 is reversely rotated, the whole of the water present in the water supply passage 8 back to the tank 4, or is re-heated by the heating unit 40, for mixing with warm water at the tank 4 , is re-increasing the temperature of. この場合、給水通路8内は空の状態となり、給水通路8内の残留水の凍結のおそれが抑えられる。 In this case, the water supply passage 8 becomes empty, frozen fear of residual water in the water supply passage 8 is suppressed.

このように本実施形態によれば、制御部100は、凍結抑制処理の開始時には、まず、ポンプ80の逆モードを実行して給水通路8内を空状態とさせる。 According to the present embodiment, the control unit 100, at the beginning of the freeze suppression processing, first, to empty state through the water supply passage 8 by executing the inverse mode of the pump 80. その後、制御部100は、ポンプ80の正モード(駆動時間:ta)および逆モード(駆動時間:tc)を交互に実行させる。 Thereafter, the control unit 100, positive mode (drive time: ta) of the pump 80 and the reverse mode (drive time: tc) to be executed alternately. この結果、タンク4内の加熱部40で加熱された凍結温度以上の温かい水(例えば5℃以上)は、給水通路8において蒸発部2に対して往復移動される。 As a result, the freezing temperature or warm water heated by the heating portion 40 of the tank 4 (for example, 5 ° C. or higher), and is reciprocally moved relative to the evaporation unit 2 in the water supply passage 8. このようにして制御部100は凍結抑制処理を実行し、給水通路8およびポンプ80における凍結を抑える。 In this way, the control unit 100 executes the freeze suppression processing to suppress the freezing of the water supply passage 8 and the pump 80. なお、外気温度等の環境温度が低いほど、加熱部40の単位時間あたりの発熱量を増加させることが好ましい。 Incidentally, as the environmental temperature, such as ambient air temperature is low, the cause is preferably increased heating value per unit time of the heating portion 40.

[実施形態4] [Embodiment 4]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. 制御部100は、凍結抑制処理の開始時には、まず、ステッピングモータ82sを逆モードとして逆回転させることによりポンプ80を逆方向に回転させることが好ましい。 Control unit 100, at the beginning of the freeze suppression processing, first, it is preferable to rotate the pump 80 in the reverse direction by the reverse rotation of the stepping motor 82s as the reverse mode. これにより給水通路8に残留されていた水を空状態にさせ、タンク4の出口ポート4pからタンク4内に戻す。 Thereby the water is remaining in the water supply passage 8 is in the empty state, returns from the outlet port 4p of the tank 4 into the tank 4. この場合、制御部100は、逆モード用のパルス総数Ncとされた逆回転用駆動パルスをステッピングモータ82sに給電する。 In this case, the control unit 100 to power the reverse rotation drive pulses to the pulse total number Nc for reverse mode to the stepping motor 82 s. このような逆モードの結果、給水通路8内に残留されていた水の全部は、基本的にはタンク4に戻り、タンク4内で再昇温される。 As a result of such reverse mode, the whole of the water which has been remaining in the water supply passage 8 is basically returned to the tank 4, is re-increasing the temperature of at tank 4. この場合、給水通路8およびポンプ80内は空の状態となるため、給水通路8およびポンプ80の凍結は抑えられる。 In this case, the water supply passage 8 and the pump 80 is to become an empty state, the freezing of the water supply passage 8 and the pump 80 is suppressed. ここで、ステッピングモータ82sに給電される逆モード用のパルス総数Ncは、基本的には、給水通路8のうち蒸発部2の入口ポート2iの直前まで供給された水の全部を、給水通路8内をタンク4に戻すように設定されている。 Here, the total number of pulses Nc for reverse mode fed to the stepping motor 82s is basically all of supplied water immediately before the inlet port 2i of the evaporation unit 2 of the water supply passage 8, the water supply passage 8 It is set to return to the tank 4 to the inner. この場合、前記したように給水通路8の通路長および給水通路8の通路容積は既知である。 In this case, passage volume of the passage length and the water supply passage 8 of the supply passage 8 as described above are known. このため、逆モード用のパルス総数Ncは、給水通路8のうち蒸発部2の入口ポート2iの直前の位置まで供給された水の全部がタンク4に戻るように設定されている。 Therefore, the total number of pulses Nc for reverse mode, all of the positions supplied water to just before the inlet port 2i evaporator portion 2 of the water supply passage 8 is set to return to the tank 4.

上記したように給水通路8の水を空状態にした後、制御部100は、ポンプ80の正モードを実行させる。 After emptying state water supply passage 8 as described above, the control unit 100 to perform the positive mode of the pump 80. この場合、制御部100は、正モード用のパルス総数Naとされた正回転用駆動パルスをステッピングモータ82sに給電する。 In this case, the control unit 100 to power the forward rotation drive pulses and the total number of pulses Na for the positive mode to the stepping motor 82 s. 正モードにおいて、パルス総数Naに対応する分ステッピングモータ82sは正方向に回転し、ひいてはポンプ80は正方向に駆動する。 In the positive mode, minute stepping motor 82s corresponding to the total number of pulses Na are rotated in the forward direction, and thus the pump 80 is driven in the forward direction. ステッピングモータ82sに給電される正モード用のパルス総数Naは、基本的には、給水通路8が空の状態(基準状態)から、ポンプ80が水を蒸発部2の入口ポート2iの直前まで給水通路8内を正方向に搬送させる水量に相当する。 Total number of pulses Na for positive mode fed to the stepping motor 82s is water basically from the water supply passage 8 is empty (reference state), the pump 80 is water immediately before the inlet port 2i evaporating portion 2 It corresponds to the amount of water to transport the passage 8 in the forward direction. この場合、給水通路8の通路長および給水通路8の通路容積は既知であるため、正モードにおけるパルス総数Naは、基本的には、空の状態の給水通路8に対して、水が蒸発部2の入口ポート2iの直前の位置に到達するように設定されている。 In this case, since passage volume of the passage length and the water supply passage 8 of the supply passage 8 are known, the total number of pulses Na in the positive mode is basically for the water supply passage 8 of the empty, water evaporation unit It is set so as to reach a position immediately before the second inlet port 2i.

このようにステッピングモータ82sおよびポンプ80が正モードのとき、加熱部40で加熱されたタンク4内の温かい水は、タンク4の出口ポート4pから給水通路8を蒸発部2に向けて流れ、蒸発部2の入口ポート2iの直前まで搬送される。 Thus when the stepping motor 82s and the pump 80 is a positive mode, warm the tank 4, which is heated by the heating unit 40 the water flows toward the supply passage 8 from the outlet port 4p of the tank 4 to the evaporator portion 2, evaporated It is transported immediately before the part 2 of the inlet port 2i. 凍結抑制処理においては、蒸発部2に水を進入させないためである。 In the freeze suppression processing is to the evaporation unit 2 does not enter the water. 給水通路8にはこれを加熱させる加熱部が設けられていないため、給水通路8内の水の温度は次第に下降する。 Since the heating unit for heating this water supply passage 8 is not provided, the temperature of the water in the water supply passage 8 is lowered gradually. なお、Na=Nc、Na≒Ncとされていることができる。 Incidentally, it is possible that the Na = Nc, the Na ≒ Nc. 但しこれに限定されるものではない。 However, the present invention is not limited to this.

正モードを実施した後、凍結可能性があれば、制御部100はステッピングモータ82sおよびポンプ80の逆モードを実行させる。 After the positive mode was performed, if there is freezing possibility, the control unit 100 to perform the inverse mode of the stepping motor 82s and the pump 80. この場合、前述同様に、制御部100は、パルス総数Ncの逆回転用駆動パルスをステッピングモータ82sに給電する。 In this case, as before, the control unit 100 to power the reverse rotation drive pulse of the pulse total number Nc to the stepping motor 82 s. 逆モードのとき、給水通路8内に存在する全部の水は基本的にはタンク4に戻り、加熱部40で再び加熱される。 When the reverse mode, all of the water present in the water supply passage 8 is basically returned to the tank 4, it is heated again by the heating unit 40. この場合、給水通路8内は空の状態となり、基本的には大気圧状態となる。 In this case, within the water supply passage 8 becomes empty, the atmospheric pressure is basically.

このように本実施形態においても、制御部100は、凍結抑制処理の開始時には、まず、ポンプ80の逆モードを実行し、その後、ポンプ80の正モード(パルス総数:Na)および逆モード(パルス総数:Nc)を交互に実行させる。 In this way, according to the present embodiment, the control unit 100, at the beginning of the freeze suppression processing, firstly, performs the inverse mode of the pump 80, then, positive mode (the total number of pulses: Na) of the pump 80 and the reverse mode (pulse the total number: Nc) to be executed alternately. その後、タンク4内の加熱部40で加熱された温かい水(例えば2℃よりも高温)を、給水通路8において蒸発部2に対して往復移動させる。 Thereafter, warm water heated by the heating portion 40 of the tank 4 (for example a temperature higher than 2 ° C.), to reciprocate relative to the evaporation unit 2 in the water supply passage 8. このようにして制御部100は凍結抑制処理を実行し、給水通路8およびポンプ80における凍結を抑える。 In this way, the control unit 100 executes the freeze suppression processing to suppress the freezing of the water supply passage 8 and the pump 80. なお、外気温度等の環境温度が低いほど、加熱部40の単位時間あたりの発熱量を増加させることが好ましい。 Incidentally, as the environmental temperature, such as ambient air temperature is low, the cause is preferably increased heating value per unit time of the heating portion 40.

[実施形態5] [Embodiment 5]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. 前述したように環境温度(外気温度)を検知するための温度センサ57が吸気口50付近に設けられている。 Temperature sensor 57 for detecting the environmental temperature (outside air temperature) is provided in the intake port 50 near as described above. 燃料電池システムの発電運転が停止している場合、制御部100は、温度センサ57の検知温度Tが第1閾値温度T1(T1≦5℃)以下であり、且つ、第2閾値温度T2(T2<T1)よりも高いとき、凍結のおそれがあると判定し、水を供給させる正モードよりも、水をタンク4に戻す逆モードを優先させる。 If the power generation operation of the fuel cell system is stopped, the control unit 100, detects the temperature T of the temperature sensor 57 is equal to or less than the first threshold temperature T1 (T1 ≦ 5 ℃), and, the second threshold temperature T2 (T2 <T1) is higher than, it determines that there is a freezing risk, than the positive mode for supplying water, to favor the reverse mode to return the water to the tank 4. すなわち、制御部100は、モータ82およびポンプ80を逆モードとして駆動させることにより、給水通路8内の水を減少または空状態にさせてタンク4内に戻す。 That is, the control unit 100, by driving the motor 82 and the pump 80 as a reverse mode, by the water in the water supply passage 8 decreases or the empty state back into the tank 4. この場合、制御部100は、まだ、タンク4内の温かい水を給水通路8に繰り返して往復移動させることをしていない。 In this case, the control unit 100 is still not that reciprocates repeatedly warm water within the tank 4 to the water supply passage 8. 即ち、正モードおよび逆モードを交互に複数回繰り返さない。 That is not repeated multiple times normal mode and reverse mode alternately. 従って、ポンプ80が消費する電気エネルギが節約される。 Thus, electrical energy pump 80 consumes is saved. なお、タンク4の加熱部40はオンさせておいても良いし、オフさせておいても良い。 The heating portion 40 of the tank 4 may be allowed to turn on, it may be allowed to turn off. オフすることにより、発熱量を抑えることができる。 By off, it is possible to reduce heat generation. なお、上記した第1閾値温度T1は、ケース5内の給水通路8またはポンプ80において凍結が発生する可能性があまり高くない温度を意味する。 The first threshold temperature T1 described above, the possibility of freezing occurs in the water supply passage 8 or the pump 80 in the case 5 refers to the temperature not too high. T1としては、3℃、5℃等が例示される。 The T1, 3 ℃, 5 ℃ and the like. 但しこれらに限定されるものではない。 However, the present invention is not limited to these.

これに対して、温度センサ57の検知温度Tが第2閾値温度T2(T2<T1≦2℃)以下であるとき、制御部100は、給水通路8の凍結が発生するおそれが高いと判定する。 In contrast, when the detected temperature T of the temperature sensor 57 and the second threshold temperature T2 (T2 <T1 ≦ 2 ℃) or less, the control unit 100 determines that there is a high possibility that the freezing of the water supply passage 8 is generated . この場合、制御部100は、ステッピングモータ82sの正モードおよび逆モードを交互に実行させ、すなわち、ポンプ80の正モードおよび逆モードを交互に実行させて凍結抑制処理を実行させる。 In this case, the control unit 100, to execute the normal mode and reverse mode of the stepping motor 82s alternately, i.e., to execute the freeze restraining process a positive mode and reverse mode of the pump 80 by alternately executed. この場合においても、正モードよりも逆モードを優先させることが好ましい。 In this case, it is preferable that the reverse mode is prioritized than the positive mode. 凍結抑制処理の結果、加熱部40で加熱されたタンク4内の温かい水を給水通路8において往復移動させ、給水通路8およびポンプ80の凍結を抑える。 Results of the freeze suppression process, the warm water within the tank 4 is heated by the heating unit 40 is reciprocated in the water supply passage 8 to suppress the freezing of the water supply passage 8 and the pump 80. 第2閾値温度T2としては、−2℃、−5℃または−15℃が例示されるが、これに限定されるものではない。 As the second threshold temperature T2, -2 ° C., but -5 ° C. or -15 ° C., by way of example and not limited thereto.

図2は、凍結抑制処理において制御部100のCPUが実行するフローチャートの一例を示す。 Figure 2 shows an example of a flowchart CPU of the control unit 100 executes the freeze restraining process. まず、制御部100は、温度センサ57等の各種センサおよび各種機器の信号を読み込む(ステップS102)。 First, the control unit 100 reads the signals from various sensors and various devices such as a temperature sensor 57 (step S102). 現在が燃料電池システムの運転(発電運転および起動運転)中であれば(ステップS104のNO)、給水通路8の凍結のおそれは実質的にないため、凍結抑制処理は実行されない(ステップS130)。 If the current is in operation of the fuel cell system (power generation operation and the startup operation) (Step NO in S104), contact it freezing of the water supply passage 8 for substantially freezing suppression processing is not executed (step S130).

これに対して、燃料電池システムの運転(発電運転および起動運転)が停止中であるときには(ステップS104のYES)、冬期または寒冷地等であれば、凍結が発生するおそれがある。 In contrast, when operation of the fuel cell system (power generation operation and the startup operation) is stopped (YES in step S104), and if the winter or cold districts or the like, there is a possibility that freezing will occur. そこで、制御部100は、温度センサ57で検知された検知温度Tと第2閾値温度T2とを比較する(ステップS106)。 Therefore, the control unit 100 compares the detected temperature T detected by the temperature sensor 57 and the second threshold temperature T2 (step S106). 温度センサ57の検知温度Tが第2閾値温度T2(例えば−2℃)以下であるとき(T≦T2,ステップS106のYES)、凍結のおそれが大きい。 When the detected temperature T of the temperature sensor 57 is not higher than the second threshold temperature T2 (e.g. -2 ℃) (T ≦ T2, YES in step S106), freezing of fear is large. このため、制御部100は、正モードよりも逆モードを優先させ、モータ82を逆回転させてポンプ80の逆モードを所定の駆動時間tc分実行し(ステップS108)、給水通路8内の水の全部をタンク4に戻す。 Therefore, the control unit 100, an inverse mode is given priority than the positive mode, by reversely rotating the motor 82 to reverse mode of the pump 80 performs the predetermined drive time tc min (step S108), the water in the water supply passage 8 return the whole of the tank 4. その後、制御部100はポンプ80を停止させたまま時間Δte待機する(ステップS110)。 Thereafter, the control unit 100 remains time Δte wait and the pump 80 is stopped (step S110). Δteは、例えば、モータ82の回転方向の切り替えに要する時間、タンク4内に戻された水がタンク4内の高温の水と混合されて昇温される時間等を考慮して設定することが好ましい。 Δte, for example, the time required for switching the rotation direction of the motor 82, that water is returned to the tank 4 is set in consideration of the time or the like that is warm is mixed with hot water in the tank 4 preferable.

次に、制御部100はモータ82を正回転させてポンプ80の正モードを所定の駆動時間ta分実行する(ステップS112)。 Next, the control unit 100 motor 82 is rotated forward to positive mode execution predetermined drive time ta fraction of the pump 80 (step S112). その後、制御部100はポンプ80を停止させたまま時間Δtf待機する(ステップS114)。 Thereafter, the control unit 100 remains time Δtf wait and the pump 80 is stopped (step S114). Δtfは、例えば、給水通路8に供給された温かい水(5℃以上が好ましい)が給水通路8の内壁面に伝熱される時間を考慮して設定することが好ましい。 Δtf, for example, is preferably set in consideration of the time warm supplied to the supply passage 8 water (5 ° C. or higher is preferable) is heat is transferred to the inner wall surface of the water supply passage 8. その後、制御部100は、他の処理を実行した(ステップS116)後、ステップS102に戻る。 Thereafter, the control unit 100, after executing the other processing (step S116), the flow returns to step S102.

本実施形態によれば、凍結抑制処理の実行にあたり、温度センサ57の検知温度Tが第1閾値温度T1以下であり、且つ、T2よりも高温であるときには(T2<T≦T1,ステップS120のYES)、凍結するおそれが少なからずあるため、制御部100は、モータ82を逆回転させてポンプ80の逆モードを実行する(ステップS108)。 According to this embodiment, when execution of the freeze suppression processing, the detected temperature T of the temperature sensor 57 is equal to or less than the first threshold temperature T1, and, when than T2 at a high temperature (T2 <T ≦ T1, step S120 YES), since the possibility is no small freezing, the control unit 100 reversely rotates the motor 82 to perform the reverse mode of the pump 80 (step S108). これにより給水通路8の水の全部はタンク4に戻される。 Thus the whole of the water supply passage 8 is returned to the tank 4. 温度センサ57の検知温度Tが第1閾値温度T1(例えば2℃)よりも高温であるときには(T>T1,ステップS120のNO)、給水通路8の凍結のおそれがないと考えられるため、制御部100は加熱部40をオフとし、凍結抑制処理を実行しない(ステップS130)。 For detecting the temperature T of the temperature sensor 57 when a temperature higher than the first threshold temperature T1 (for example 2 ° C.) is considered (T> T1, NO in step S120), there is no freezing of fear of the water supply passage 8, the control parts 100 a heating unit 40 is turned off, does not execute the freeze suppression processing (step S130).

なお本実施形態によれば、凍結可能性があるときには、外気温度等の環境温度が低いほど、加熱部40の単位時間あたりの発熱量を増加させることが好ましい。 Incidentally, according to this embodiment, when there is freezing possibility, as the environmental temperature, such as ambient air temperature is low, it is preferable to increase the heating value per unit time of the heating portion 40. また、凍結可能性があるときには、外気温度等の環境温度が低いほど、環境温度が高い場合に比較して、ステッピングモータ82eの待機時間Δte,Δtfを相対的に短縮させて、タンク4内の温かい水を給水通路8において往復移動させる単位時間あたりの頻度を相対的に高めることができる。 Further, when there is freezing possibility, as the environmental temperature, such as ambient air temperature is low, in comparison to when the ambient temperature is high, the waiting time of the stepping motor 82e .DELTA.Te and relatively to shorten .DELTA.tf, the tank 4 can be relatively increased frequency per unit reciprocates time the warm water in the water supply passage 8.

[実施形態6] [Embodiment 6]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. モータはステッピングモータ82sとされている。 Motor is a stepping motor 82 s. 図1に示すように、給水通路8のうち蒸発部2の入口ポート2iとポンプ80の吐出ポート80pとの間の通路部分8xにおける水の存在を検知するための水センサ87が設けられている。 As shown in FIG. 1, the water sensor 87 for detecting the presence of water in the passage portion 8x between the discharge port 80p of the inlet port 2i and the pump 80 of the evaporation unit 2 of the water supply passage 8 is provided . 具体的には、水センサ87は、給水通路8のうち蒸発部2の入口ポート2iの直前における水の存在を検知する。 Specifically, the water sensor 87 detects the presence of water in the immediately preceding the inlet port 2i evaporator portion 2 of the water supply passage 8. 制御部100は、凍結抑制処理の開始時には、まず、ステッピングモータ82sを逆モードとして、パルス総数Nc分、逆回転させることによりポンプ80を逆方向に回転させる。 Control unit 100, at the beginning of the freeze suppression processing, first, as a reverse mode the stepping motor 82 s, the total number of pulses Nc min, rotate the pump 80 in the reverse direction by reverse rotation. これにより給水通路8に残留されていた水を空状態にさせ、給水通路8の水の全部をタンク4の出口ポート4pからタンク4内に戻す。 Thereby causing the water that has been remaining in the water supply passage 8 in the empty state, to return all the water in the water supply passage 8 from the outlet port 4p of the tank 4 into the tank 4.

その後、制御部100は、ポンプ80の正モードを実行させる。 Thereafter, the control unit 100 to perform the positive mode of the pump 80. この場合、制御部100は、パルス総数Naの正回転用駆動パルスをステッピングモータ82sに給電する。 In this case, the control unit 100 to power the forward rotation drive pulses of pulse total number Na to the stepping motor 82 s. 制御部100は、パルス総数Naに対応する分ステッピングモータ82sを正方向に駆動させ、ひいてはポンプ80を正方向に駆動させる。 Control unit 100 drives the minute stepping motor 82s corresponding to the total number of pulses Na in the positive direction, thereby driving in turn the pump 80 in the forward direction. 正モードにおけるパルス総数Naは、基本的には、給水通路8が空の状態から、ポンプ80が蒸発部2に向けて給水通路8内を正方向に搬送させる水の水量に相当する。 Total number of pulses Na in the positive mode is basically water supply passage 8 from empty, the pump 80 corresponds to a water volume of water to be conveyed in the water supply passage 8 in the forward direction toward the evaporator portion 2. この場合、給水通路8の長さおよび給水通路8の通路容積は既知である。 In this case, passage volume length and the water supply passage 8 of the water supply passage 8 is known. このためパルス総数Naは、給水通路8のうち蒸発部2の入口ポート2iの直前の位置に水が到達するように設定されている。 Thus the total number of pulses Na, the water to a position immediately before the inlet port 2i evaporator portion 2 of the water supply passage 8 is set to reach. このようにステッピングモータ82sおよびポンプ80が正モードのとき、加熱部40で加熱されたタンク4内の温かい水は、タンク4の出口ポート4pから給水通路8を蒸発部2に向けて流れ、蒸発部2の入口ポート2iの直前まで搬送される。 Thus when the stepping motor 82s and the pump 80 is a positive mode, warm the tank 4, which is heated by the heating unit 40 the water flows toward the supply passage 8 from the outlet port 4p of the tank 4 to the evaporator portion 2, evaporated It is transported immediately before the part 2 of the inlet port 2i.

その後、制御部100はステッピングモータ82sを逆回転させてポンプ80の逆モードを実行させる。 Thereafter, the control unit 100 to perform the inverse mode of the pump 80 is reversely rotated the stepping motor 82 s. この場合、制御部100は、パルス総数Ncの逆回転用駆動パルスをステッピングモータ82sに給電する。 In this case, the control unit 100 to power the reverse rotation drive pulse of the pulse total number Nc to the stepping motor 82 s. 逆モードのとき、給水通路8内に存在する水の全部は、基本的には、タンク4に戻り、加熱部40で再び加熱される。 When the reverse mode, all of the water present in the water supply passage 8 is basically returned to the tank 4, it is heated again by the heating unit 40. この場合、給水通路8内は空の状態となる。 In this case, the water supply passage 8 becomes empty. パルス総数Ncは、基本的には、給水通路8に供給された水をタンク4に向けて給水通路8内を逆方向に搬送させる水の水量に相当するように設定されている。 The total number of pulses Nc is basically configured to correspond to the amount of water the water to be conveyed in the water supply passage 8 in the opposite direction is supplied to the water supply passage 8 water towards the tank 4. この場合、前記したように給水通路8の通路長および給水通路8の通路容積は既知であるため、パルス総数Ncは、基本的には、給水通路8のうち蒸発部2の入口ポート2iの直前の位置まで供給された水の全部がタンク4に戻るように設定されている。 In this case, since passage volume of the passage length and the water supply passage 8 of the supply passage 8 as described above are known, the total number of pulses Nc is basically just before the inlet port 2i evaporator portion 2 of the water supply passage 8 all of the supplied water is set to return to the tank 4 to the position.

このように本実施形態においても、制御部100は、凍結抑制処理の開始時に、まず、ポンプ80の逆モードを優先的に実行し、その後、ポンプ80の正モードおよび逆モードを間欠的に交互に実行させる。 Thus in the present embodiment, the control unit 100, at the beginning of the freeze suppression processing, first, the reverse mode of the pump 80 run priority, then intermittently alternately positive mode and reverse mode of the pump 80 to be executed in. この結果、タンク4内の加熱部40で加熱された温かい水(例えば2℃よりも高温)は、給水通路8において蒸発部2に対して往復移動される。 As a result, in the heated warm water (e.g. a temperature higher than 2 ° C.) heating portion 40 of the tank 4 is reciprocated with respect to the evaporation unit 2 in the water supply passage 8. このようにして制御部100は凍結抑制処理を実行し、給水通路8およびポンプ80における凍結を抑える。 In this way, the control unit 100 executes the freeze suppression processing to suppress the freezing of the water supply passage 8 and the pump 80.

制御パラメータとして、正モードにおけるパルス総数Naに代えて、正モードにおけるステッピングモータ82sの駆動時間taを採用しても良い。 As a control parameter, instead of the total number of pulses Na in the positive mode, it may be adopted drive time ta of the stepping motor 82s in the positive mode. 駆動時間taは、基本的には、給水通路8が空の状態から、ポンプ80が蒸発部2に向けて給水通路8内を正方向に搬送させて水を水センサ87(蒸発部2の入口ポート2iの直前)まで到達させる時間に相当する。 Drive time ta is basically from the water supply passage 8 is empty, the pump 80 is directed to the evaporator portion 2 is conveyed in the water supply passage 8 in the forward direction of the water in the water sensor 87 (the evaporation unit 2 inlet corresponds to the time to reach just before) ports 2i. 制御パラメータとして、逆モードにおけるパルス総数Ncに代えて、逆モードにおけるステッピングモータ82sの駆動時間tcを採用しても良い。 As a control parameter, instead of the total number of pulses Nc in the reverse mode may be employed driving time tc of the stepping motor 82s in the reverse mode. 逆モードおける駆動時間tcは、基本的には、給水通路8内のほぼ満杯の水の全部をタンク4に戻す時間に相当する。 Conversely mode definitive driving time tc is basically equivalent to the time to return all of the nearly full of water in the water supply passage 8 into the tank 4.

本実施形態においては、給水通路8に供給した水の水量を水センサ87により検知できる。 In this embodiment, the amount of water of the water supplied to the water supply passage 8 can be detected by the water sensor 87. この場合、正モードのとき、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNaに到達していないにもかかわらず、あるいは、ステッピングモータ82sの駆動時間がtaよりも短いにもかかわらず、水センサ87が水の存在を検知することがある。 In this case, when the positive mode, even though the total number of pulses fed to the stepping motor 82s does not reach the Na, or even though the driving time of the stepping motor 82s is shorter than ta, the water sensor 87 but there is possible to detect the presence of water. この場合、給水通路8の内壁面の凍結が開始されている等で狭くなり、給水通路8の流路断面積が既に小さくなっており、少ない流量の水であっても、水は水センサ87の高さ位置に到達できると推定される。 In this case, narrows in such freezing of the inner wall surface of the water supply passage 8 is started, has become the flow path cross-sectional area of ​​the water supply passage 8 is already small, even water low flow rate, the water the water sensor 87 It is estimated to reach the in height.

そこで制御部100は、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数Naよりも、または、ステッピングモータ82sの駆動時間taよりも水センサ87の水検知信号を優先させる。 Where the control unit 100, than the total number of pulses Na fed to the stepping motor 82 s, or, priority is given to the water detection signal of the water sensor 87 than the drive time ta of the stepping motor 82 s. よってパルス総数Naまたは駆動時間ta(マージン値を含むことができる)に到達していないにも拘わらず、水センサ87が水を検知してオンしたら、これをトリガー信号として、制御部100は、ステッピングモータ82sの正回転を停止させ、タンク4の水を給水通路8に供給させる正モードを停止させる。 Thus despite not reached the total number of pulses Na or drive time ta (may include a margin value), when the water sensor 87 is turned on by detecting the water, which as a trigger signal, the control unit 100, the forward rotation of the stepping motor 82s is stopped, to stop the positive mode for supplying water in the tank 4 to the water supply passage 8. その後、制御部100はポンプ80の逆モードを実行し、給水通路8の水をタンク4内に戻す。 Thereafter, the control unit 100 performs the inverse mode of the pump 80 returns the water of the water supply passage 8 into the tank 4. この場合、給水通路8に通水できるものの、給水通路8の内壁面に凍結が開始されていると推定される。 In this case, although it passed through the water supply passage 8, it is estimated to freeze on the inner wall surface of the water supply passage 8 is started. このため、制御部100は、タンク4の加熱部40の発熱量をΔW増加させ、タンク4に溜められている水の温度を一層上昇させる。 Therefore, the control unit 100, the heating value of the heating portion 40 of the tank 4 is increased [Delta] W, more raising the temperature of the water is reserved in the tank 4. 従って、制御部100が次回に正モードを実行させるときには、タンク4内で一層高温とされた水が給水通路8に供給させるため、給水通路8の解凍がされ易くなる。 Accordingly, the control unit 100 when executing the positive mode the next time, since the water that has been even more high temperature tank 4 is supplied to the water supply passage 8, likely to be the thaw water supply passage 8.

制御部100が次回の正モードを実行するときにおいても、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNaに到達していないにもかかわらず、あるいは、ステッピングモータ82sの駆動時間がtaよりも短いにもかかわらず、水センサ87が水を検知することがある。 In case the control unit 100 executes the next positive mode also, even though the total number of pulses fed to the stepping motor 82s does not reach the Na, or the drive time of the stepping motor 82s is shorter than ta Nevertheless, sometimes the water sensor 87 detects the water. この場合には、前述同様に、凍結が開始され、給水通路8の内壁面が凍結等で狭くなり、給水通路8の流路断面積が小さくなっていると判定される。 In this case, as before, freezing is started, the inner wall surface of the water supply passage 8 becomes narrower in freezing or the like, it is determined that the flow path cross-sectional area of ​​the water supply passage 8 is small.

そこで制御部100はステッピングモータ82sに給電されるパルス総数Naよりも、または、ステッピングモータ82sの駆動時間taよりも水センサ87の水検知信号を優先させ、水センサ87が水を検知したら、これをトリガー信号として、ステッピングモータ82sの正回転を停止させ、タンク4の水を給水通路8に供給させる正モードを停止させる。 Where the control unit 100 than the total number of pulses Na fed to the stepping motor 82s, or than the drive time ta of the stepping motor 82s to prioritize water detection signal of the water sensor 87, when the water sensor 87 detects the water, which as a trigger signal to stop the forward rotation of the stepping motor 82 s, to stop the positive mode for supplying water in the tank 4 to the water supply passage 8. よって水が蒸発部2に供給されることが抑制される。 Thus it is prevented that the water is supplied to the evaporation unit 2. その後、所定時間経過したら、または、直ちに、制御部100はポンプ80の逆モードを実行し、給水通路8の水をタンク4内に戻す。 Thereafter, when a predetermined time has elapsed, or immediately, the control unit 100 performs the inverse mode of the pump 80 returns the water of the water supply passage 8 into the tank 4. この場合、前回のモードにおいて、タンク4の加熱部40の発熱量を増加させたにも拘わらず、まだ給水通路8の内壁面に凍結がまだ残っていると判定される。 In this case, in the previous mode, despite increased heating value of the heating portion 40 of the tank 4, is still frozen on the inner wall surface of the supply passage 8 is determined that still remains. このため、制御部100は、タンク4の加熱部40の発熱量をふたたびΔW増加させ、タンク4に溜められている水の温度を更に上昇させる。 Therefore, the control unit 100 again increase ΔW of the heating value of the heating portion 40 of the tank 4, further raising the temperature of the water is reserved in the tank 4. このため制御部100が次の正モードを実行させるときには、タンク4内で一層高温とされた水が給水通路8に供給させるため、給水通路8の凍結が解消され易くなる。 Therefore, the control unit 100 when executing the next positive mode, since the water that has been even more high temperature tank 4 is supplied to the water supply passage 8 becomes easy freezing of the water supply passage 8 is eliminated.

このように正モードにおいてステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNaに到達していないにもかかわらず、あるいは、ステッピングモータ82sの駆動時間がtaよりも短いにもかかわらず、水センサ87が水を検知する場合には、給水通路8が凍結して流路断面積が小さくなっていると判定される。 Despite the total number of pulses fed to the stepping motor 82s in such positive mode does not reach the Na, or even though the driving time of the stepping motor 82s is shorter than ta, the water sensor 87 is water when detecting a is the water supply passage 8 is determined that the flow passage cross-sectional area and freeze is small. このため制御部100は、タンク4の加熱部40の発熱量をその都度ΔWづつ次第に増加させ、凍結抑制および解凍を促進させることができる。 Therefore, the control unit 100, the heating value of the heating portion 40 of the tank 4 in each case is increased gradually ΔW at a time, it is possible to accelerate the freezing suppression and thawing. なお、加熱部40の発熱量が過剰になるときには、それ以上増加させないことが好ましい。 Incidentally, when the heating value of the heating unit 40 becomes excessive, it is preferable not to increase further.

図3は正モードにおいて制御部100のCPUが実行する正モードの一例を示す。 Figure 3 shows an example of a positive mode by the CPU of the control unit 100 in the positive mode is executed. まず、制御部100は、正モードにおいてステッピングモータ82sに給電されるパルス総数をNaとして、または、ステッピングモータ82sの駆動時間をtaとして設定する(ステップS202)。 First, the control unit 100, the total number of pulses fed to the stepping motor 82s as Na in the positive mode, or to set the drive time of the stepping motor 82s as ta (step S202). 次に、パルス総数Na、または、ステッピングモータ82sの駆動時間taとして、ステッピングモータ82sを駆動させる指令を出力する(ステップS204)。 Then, the total number of pulses Na, or, as the drive time ta of the stepping motor 82 s, and outputs a command to drive the stepping motor 82 s (step S204). ここで、ステッピングモータ82sに入力させるパルス総数Na、ステッピングモータ82sの駆動時間taは、給水通路8の水が空状態のときにおいて、ステッピングモータ82sが正回転してポンプ80が正モードで駆動するとき、給水通路8を蒸発部2に向けて流れる水が水センサ87の高さ位置(蒸発部2の直前の位置)まで到達できるように設定されている。 Here, the total number of pulses Na to input to the stepping motor 82s, drive time ta of the stepping motor 82s, the water of the water supply passage 8 in the case of empty, the stepping motor 82s pump 80 in the forward rotation is driven in positive mode when, water flowing toward the water supply passage 8 to the evaporator portion 2 is set to be able to reach to a height position of the water sensor 87 (a position immediately before the evaporation unit 2). 従って、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNaに到達する前に、または、ステッピングモータ82sの駆動時間がtaに到達する前に、水センサ87が水を検知してオンするときには、前述したように給水通路8の内壁面が凍結して給水通路8の流路断面積が小さくなっているものと判定される。 Therefore, before the total number of pulses fed to the stepping motor 82s reaches Na, or, before the drive time of the stepping motor 82s reaches ta, when water sensor 87 is turned on by detecting the water, the above-mentioned inner wall surface of the water supply passage 8 is determined that is smaller flow path cross-sectional area of ​​the water supply passage 8 and frozen as. このように本実施形態によれば、凍結抑制処理を実施するにあたり、給水通路8における凍結の有無についても判定できる。 According to the present embodiment, carrying out the freeze restraining process can be determined also for the presence of freezing in the water supply passage 8.

そこで、制御部100は、パルス総数Na、または、ステッピングモータ82sの駆動時間taが終了したか否かを判定する(ステップS206)。 Therefore, the control unit 100 determines the total number of pulses Na, or, whether the drive time ta of the stepping motor 82s is finished (step S206). 終了していれば(ステップS206のYES)、メインルーチンにリターンする。 If finished (YES in step S206), and returns to the main routine. 終了していなければ(ステップS206のNO)、水センサ87の信号を読み込む(ステップS208)。 If not completed (NO in step S206), it reads a signal of the water sensor 87 (step S208). 水センサ87がオン信号を出力していれば(ステップS210のYES)、水が給水通路8の水センサ87の高さ位置に到達したものの、給水通路8の内壁面が凍結して給水通路8の流路断面積が小さくなっているものと判定される。 If the water sensor 87 outputs an ON signal (YES in step S210), although the water has reached the height position of the water sensor 87 of the water supply passage 8, water and freeze inner wall surface of the water supply passage 8 passages 8 the flow path cross-sectional area of ​​is determined that is smaller. このため制御部100はステッピングモータ82sの正回転を停止させて正モードを終了し(ステップS212)、加熱部40の発熱量を初期よりΔW分増加させ(ステップS214)、凍結の警報信号を警報器102に出力させ(ステップS216)、メインルーチンにリターンする。 Therefore, the control unit 100 terminates the positive mode stops the forward rotation of the stepping motor 82 s (step S212), the initial than increase ΔW minute the heating value of the heating unit 40 (step S214), the warning alarm signal freezing is output to the vessel 102 (step S216), and returns to the main routine. 制御部100は、外気温度等の環境温度が低いほど、ΔWを大きい値にすることが好ましい。 Control unit 100, as the environmental temperature, such as ambient air temperature is low, it is preferable that a larger value of [Delta] W. 但しこれに限定されない。 But it is not limited to this.

[実施形態7] [Embodiment 7]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. 本実施形態においても、正モードが実行されるとき、給水通路8に供給した水が蒸発部2に入口ポート2iの直前に到達することは、水センサ87により検知される。 In the present embodiment, when the positive mode is executed, it was supplied to the water supply passage 8 water reaches immediately before the inlet port 2i to the evaporation unit 2 is detected by the water sensor 87. この場合、正モードが実行されるとき、給水通路8が空の状態(基準状態)から、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNaに到達したにもかかわらず、あるいは、ステッピングモータ82sの駆動時間がtaに到達したにもかかわらず、水センサ87が水を検知しないことがある。 In this case, when the positive mode is executed, from the water supply passage 8 is empty (reference state), even though the total number of pulses fed to the stepping motor 82s reaches Na, or the drive of the stepping motor 82s despite time has reached ta, sometimes the water sensor 87 does not detect water. この場合、給水通路8からの水漏れが発生し、水が水センサ87の高さ位置に到達していないことが予想される。 In this case, the water leakage from the water supply passage 8 is generated, water is expected that not reached the height of the water sensor 87. ここで、正モードにおいて、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNa+ΔNx(正値)に到達するとき、あるいは、ステッピングモータ82sの駆動時間がta+Δtx(正値)に到達するとき、水センサ87がオンとなったとする。 Here, in the positive mode, when the total number of pulses fed to the stepping motor 82s reaches Na + ΔNx (positive), or when the drive time of the stepping motor 82s reaches ta + Delta] tx (positive value), the water sensor 87 and it turned on. この場合、給水通路8に水漏れが発生しているため、水が水センサ87に到達しにくいためと判定される。 In this case, since the water leakage occurs in the water supply passage 8, the water is determined since it is difficult to reach the water sensor 87.

このような現象が規定回数CA(例えば3回)連続して認識されるときには、給水通路8に水漏れが発生している確率が高い。 When such a phenomenon is recognized prescribed count CA (for example, three times) in succession, a high probability of water leakage occurs in the water supply passage 8. このため、制御部100は、逆モードを実行して給水通路8内の水の全部をタンク4に戻した後、凍結抑制処理を中止させると共に、給水通路8における水漏れを報知させる警報を警報器102に出力する。 Therefore, the control unit 100, after returning all the water in the water supply passage 8 by performing an inverse mode to the tank 4, together with the stops the freeze restraining process, warning alarm to notify the water leakage in the water supply passage 8 and it outputs the vessel 102. 規定回数CAに到達しない場合には、制御部100は凍結抑制処理を進行させる。 If it does not reach the specified number of times CA, the control unit 100 advances the freeze restraining process.

図4は制御部100のCPUが実行する正モードの一例を示す。 Figure 4 shows an example of a positive mode by the CPU of the control unit 100 executes. まず、制御部100は、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数をNaとして、または、ステッピングモータ82sの駆動時間をtaとして設定する(ステップS302)。 First, the control unit 100, the total number of pulses fed to the stepping motor 82s as Na, or to set the drive time of the stepping motor 82s as ta (step S302). 次に、パルス総数Na、または、ステッピングモータ82sの駆動時間taとして、ステッピングモータ82sを駆動させる指令を出力する(ステップS304)。 Then, the total number of pulses Na, or, as the drive time ta of the stepping motor 82 s, and outputs a command to drive the stepping motor 82 s (step S304). ここで、パルス総数Na、ステッピングモータ82sの駆動時間taは、給水通路8の水が空状態のときにおいて、ステッピングモータ82sが正回転してポンプ80が正モードで駆動するとき、水が水センサ87の高さ位置まで到達できるように予め設定されている。 Here, the total number of pulses Na, drive time ta of the stepping motor 82s, at the time of water supply passage 8 is empty, when the stepping motor 82s pump 80 in the forward rotation is driven in a positive mode, water is the water sensor It is previously set to be able to reach up to the height position of 87. 従って、ステッピングモータ82sに給電されるパルス総数がNaを所定値以上大きいパルス総数において、または、ステッピングモータ82sの駆動時間がtaを所定値以上大きい駆動時間において、水センサ87がオンするときには、給水通路8において水漏れが発生しているおそれがあると判定される。 Thus, the greater the total number of pulses greater than a predetermined value the total number of pulses is a Na fed to the stepping motor 82 s, or, in the larger driving time over a predetermined value the driving time ta of the stepping motor 82 s, when the water sensor 87 is turned on, water supply water leakage is determined that there is a risk that has occurred in the passage 8.

そこで、正モードの実行途中において、制御部100は、水センサ87の信号を読み込む(ステップS306)。 Therefore, in the course of the positive mode execution, the control unit 100 reads the signal of the water sensor 87 (step S306). 水センサ87がオン信号を出力していれば(ステップS308のYES)、水が給水通路8の水センサ87の高さ位置に到達しているため、制御部100はステッピングモータ82sを停止させる(ステップS310)。 If the water sensor 87 outputs an ON signal (YES in step S308), because the water has reached the height position of the water sensor 87 of the water supply passage 8, the control unit 100 stops the stepping motor 82 s ( step S310). 次に、制御部100は、正モードの開始時刻から現在時刻(水センサ87のオン時刻)までのパルス総数Np、または、正モードの開始時刻から現在時刻(水センサ87のオン時刻)までの駆動時間tpを求める(ステップS312)。 Next, the control unit 100, the total number of pulses Np from the start time of the positive mode to the current time (on-time of the water sensor 87), or from the start time of the positive mode to the current time (on-time of the water sensor 87) Request drive time tp (step S312). 現在までのパルス総数Npが正モード用のパルス総数Naよりも大きいか、または、現在までの駆動時間tpが正モード用の駆動時間taよりも長いか否かについて、制御部100は判定する(ステップS314)。 Or total number of pulses Np to date is greater than the total number of pulses Na for the positive mode, or whether the driving time tp until the current is longer than the driving time ta for the positive mode, the control unit 100 determines ( step S314). 現在のパルス総数Npが正モード用のパルス総数Naよりも大きいとき、または、現在の駆動時間tpが正モード用の駆動時間taよりも長いとき(ステップS314のYES)、給水通路6における水漏れのおそれがある。 When the current total number of pulses Np is greater than the total number of pulses Na for the positive mode, or when tp current drive time is longer than the driving time ta for the positive mode (YES in step S314), the water leakage in the water supply passage 6 there is fear. このため、制御部100は水漏れ用のカウンタ値Cを1増加させる(ステップS316)。 Therefore, the control unit 100 increases 1 the counter value C for water leakage (step S316). 次に、カウンタ値Cが水漏れ用のしきい値CA(例えば3以上の任意値)を超えたときには(ステップS318のYES)、給水通路8の水漏れの警報を警報器102に出力し(ステップS320)、メインルーチンにリターンする。 Then, when the counter value C exceeds the threshold CA for water leakage (e.g. 3 or more of any value) is outputted (YES in step S318), a warning of water leakage water supply passage 8 to the alarm 102 ( step S320), and returns to the main routine. このように本実施形態によれば、凍結抑制処理を実施するにあたり、給水通路8の水漏れについて判定できる。 According to this embodiment, carrying out the freeze restraining process can be determined for the water leakage of the water supply passage 8.

[実施形態8] [Embodiment 8]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. 給水通路8のうち蒸発部2とポンプ80との間の通路部分8mにおける水の存在を検知するための水センサとして圧力センサ87pが設けられている。 A pressure sensor 87p is provided as the water sensor for detecting the presence of water in the passage portion 8m between the evaporating portion 2 and the pump 80 of the water supply passage 8. 圧力センサ87pは、給水通路8のうち圧力センサ87pから蒸発部2の入口ポート2iまでの通路部分8mに存在する水に基づく水頭圧を検知する機能を有する。 The pressure sensor 87p has the function of detecting water head pressure based on water present in the passage portion 8m from the pressure sensor 87p to the inlet port 2i of the evaporation unit 2 of the water supply passage 8. 圧力センサ87pは、水の水頭圧を良好に検知すべく、納給水通路8のうち上下方向に延びる通路部分に設けられている。 The pressure sensor 87p, in order to better detect the head pressure of the water, is provided in the passage portion extending in the vertical direction in the paid water supply passage 8. 圧力センサ87pの信号に基づいて、給水通路8のうち圧力センサ87pの高さ位置から蒸発部2の入口ポート2iまでの通路部分8mに存在する水の水量が検知される。 Based on the signal from the pressure sensor 87p, the amount of water of water present in the passage portion 8m to the entrance port 2i of the evaporation unit 2 from the height position of the pressure sensor 87p of the water supply passage 8 is detected.

例えば、圧力センサ87pの出力値が所定値(例えば0.1kPa)以下のときには、制御部100は、給水通路8において圧力センサ87pよりも上側には水が存在しないと判定する。 For example, it is determined that when the output value of the pressure sensor 87p is less than a predetermined value (e.g., 0.1 kPa), the control unit 100, there is no water on the upper side of the pressure sensor 87p in the water supply passage 8. 制御部100は、正モードにおいて、圧力センサ87pの出力が所定値(例えば0.1kPa)よりも低い圧力値から、所定値(例えば0.1kPa)を高圧側に超えた時刻t1を求める。 Control unit 100, in the positive mode, the output of the pressure sensor 87p from a lower pressure value than a predetermined value (e.g. 0.1 kPa), obtaining a time t1 which exceeds a predetermined value (e.g., 0.1 kPa) to the high pressure side. 時刻t1は、給水通路8において、水が圧力センサ87pのセンサ検知部と同じ高さ位置(蒸発部2の入口ポート2iの直前の高さ位置に相当)に到達した時刻を意味する。 Time t1, the water supply passage 8, water is meant the time that has reached the same height as the sensor detecting portion of the pressure sensor 87p (corresponding to the height position immediately before the inlet port 2i evaporator portion 2). 従って、制御部100は、時刻t1から、駆動時間tc分、モータ82およびポンプ80を逆モードで駆動させれば、給水通路8内の水の全部をタンク4に戻すことができる。 Accordingly, the control unit 100, from the time t1, the driving time tc min, if driving the motor 82 and the pump 80 in the reverse mode, it is possible to return all the water in the water supply passage 8 into the tank 4.

[実施形態9] [Embodiment 9]
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。 This embodiment is basically the embodiment 1 has the same configuration and effect as those of apply mutatis mutandis to FIG. 前述したように、凍結抑制処理におけるモータ82(ステッピングモータ82s)の回転速度について、正モード時の回転速度をVaとし、逆モード時の回転速度をVcとするとき、Va<Vcにできる。 As described above, the rotation speed of the motor 82 in the freeze suppression processing (stepping motor 82 s), the rotational speed of the positive mode and Va, the rotation speed of the reverse mode when the Vc, can the Va <Vc. この場合、給水通路8内に保持されている水の熱は給水通路8の内壁面に奪われる。 In this case, the heat of the water held in the water supply passage 8 is taken away to the inner wall surface of the water supply passage 8. よって給水通路8内の水は次第に冷える。 Thus the water in the water supply passage 8 cools gradually. そこで制御部100は、給水通路8内に保持されている水をタンク4に速やかに戻し、タンク4で速やかに昇温させることができる。 Where the control unit 100, the water held in the water supply passage 8 immediately returns to the tank 4, it is possible to quickly raise the temperature in the tank 4.

[その他]本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。 [Others] The present invention is not limited only to the embodiments above and shown in the drawings, it can be carried out appropriately modified within a scope not departing from the gist. 加熱部40はタンク4に設けられているが、これに限らず、凝縮水通路42に設けられていても良い。 Heating unit 40 is provided in the tank 4 is not limited to this, it may be provided in the condensed water passage 42. 燃料電池1は、場合によっては、PEFCとも呼ばれる固体高分子形燃料電池(運転温度:例えば70〜100℃)でも良いし、PAFCとも呼ばれるリン酸形燃料電池でも良く、リン酸を含有する電解質膜を用いる燃料電池でも良く、他のタイプの燃料電池でも良い。 The fuel cell 1 may optionally contain a polymer electrolyte fuel cell, also referred to as PEFC (operating temperature: for example, 70 to 100 ° C.) even to good, may be a phosphoric acid fuel cell, also known as PAFC, electrolyte film containing phosphoric acid it may be a fuel cell using the, or a fuel cell of other type. 要するに、気相または液相の燃料を水蒸気改質させる水蒸気を原料水から形成する蒸発部を有する燃料電池システムであれば良い。 In short, the fuel of gas or liquid phase may be a fuel cell system having a vaporization unit which forms a steam to steam reformed from feed water.

上記した記載から次の技術的思想が把握される。 The following technical ideas grasped from the description above.

[付記項1]アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部と、蒸発部で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、蒸発部に供給される水を溜めるタンクと、タンクに供給される水またはタンクに貯留されている水を加熱させる加熱部と、タンクと蒸発部とを連通させタンク内の水を蒸発部に供給させる給水通路と、給水通路に設けられタンク内の水を蒸発部に搬送させる水搬送源と、水搬送源を制御する制御部とを具備する燃料電池システム。 A fuel cell [Additional Item 1] anode fluid and cathode fluid power is supplied, the evaporation portion of water is evaporated to generate steam, and the fuel was reformed with steam generated by the evaporation unit anode a reforming portion for forming a fluid, a tank for storing the water supplied to the evaporation unit, in communication with the heating unit for heating the water stored in the water or the tank is supplied to the tank, and the tank and the evaporation unit fuel cell system comprising a water supply passage for supplying water in the tank to the evaporation unit, and water conveyance source for conveying the water in the tank provided in the water supply passage to the evaporation section, and a control unit for controlling the water conveying source. この場合、温度センサで検知する温度が第1閾値温度T1よりも高いとき、制御部は、水搬送源を逆モードとして駆動させることにより給水通路内の原料水を減少または空状態にさせてタンク内に戻すことができる。 In this case, when the temperature detected by the temperature sensor is higher than the first threshold temperature T1, the control unit, the water conveying source reduces or emptied state raw water in the water supply passage by driving a reverse mode tank it can be returned to the inside. また、温度センサで検知する温度が第2閾値温度T2(T2<T1)以下であるとき、凍結が発生するおそれがあると判定されるため、水搬送源の正モードおよび逆モードを交互に実行させ、タンク内の原料水を給水通路において往復移動させて給水通路の凍結を抑える凍結抑制処理を実行することが好ましい。 Further, when the temperature detected by the temperature sensor is a second threshold temperature T2 (T2 <T1) or less, since it is determined that there is a possibility that freezing occurs, a positive mode and reverse mode of water transport source alternately run are allowed, it is preferable to perform the freeze restraining process the raw water in the tank by reciprocating in the water supply passage suppress freezing of the water supply passage. また、給水通路のうち蒸発部と水搬送源との間の通路部分における原料水の存在を検知するための水センサが設けられていることが好ましい。 Further, it is preferable that the water sensor for detecting the presence of the raw water in the passage portion between the evaporating portion and the water conveyance source of the water supply passage is provided. この場合、制御部は、凍結抑制処理において、水搬送源を駆動させるとき水センサからの信号に基づいて水搬送源の正モードおよび逆モードを切り替えることが好ましい。 In this case, the control unit, in the anti-freezing process, it is preferable to switch a positive mode and reverse mode of water transport source based on a signal from the water sensor when driving the water conveyance source.

1は燃料電池、10はアノード、11はカソード、2Aは改質器、2は蒸発部、3は改質部、4はタンク、40は加熱部、5はケース、57は温度センサ、6は燃料通路、70はカソード流体通路、73はアノード流体通路、75は排ガス通路、77は貯湯槽、8は給水通路、8mは通路部分、80はポンプ(水搬送源)、82はモータ、82sはステッピングモータ(モータ)、87は水センサ、87pは圧力センサ(水センサ)、100は制御部を示す。 1 the fuel cell, 10 anode, 11 cathode, 2A reformer, 2 evaporator section, 3 the reforming portion, the fourth tank, 40 is a heating unit, 5 cases, the temperature sensor 57, the 6 fuel passage, the cathode fluid passage 70, the anode fluid passage 73, 75 exhaust passage, 77 hot water storage tank, 8 water supply passage, 8m are passageway portion, 80 is a pump (water conveyance source), 82 is a motor, 82 s is a stepping motor (motor), 87 water sensor, 87p is a pressure sensor (water sensor), 100 denotes a control unit.

Claims (5)

  1. アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、原料水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部と、前記蒸発部で生成された前記水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、前記蒸発部に供給される原料水を溜めるタンクと、前記タンクに供給される前記原料水または前記タンクに貯留されている前記原料水を加熱させる加熱部と、前記タンクと前記蒸発部とを連通させ前記タンク内の原料水を前記蒸発部に供給させる給水通路と、前記給水通路に設けられ正回転により前記タンク内の水を前記蒸発部の入口ポートに向けて搬送させる正モードと逆回転により前記給水通路の水を前記タンク内に戻す逆モードとに切り替え可能な水搬送源と、前記水搬送源を制御する制御部と、環境温度を検知する A fuel cell anode fluid and cathode fluid power is supplied, an evaporation portion for the raw water is evaporated to generate steam, the anode fluid fuel was modified with the steam generated by the evaporation section a reformer which forms a tank for storing raw water supplied to the evaporator portion, a heating portion for heating the raw water that is stored in the raw water or the tank is supplied to the tank, the tank conveying said the water supply passage to the evaporator section communicates supplied raw water in the tank to the evaporation section, toward the water in the tank by forward rotation is provided in the water supply passage to the inlet port of the evaporator unit and positive mode and the and the switchable water conveyance source reverse mode to return the water of the water supply passage into the tank by the reverse rotation to a control unit for controlling the water conveying source, for detecting the environmental temperature めの温度センサとを具備しており、 And comprising a temperature sensor because,
    前記制御部は、前記給水通路および前記水搬送源のうちの少なくとも一方において凍結が発生するおそれがあるとき、または、凍結が開始されているとき、前記水搬送源の前記正モードおよび前記逆モードを交互に実行させ、前記タンク内の原料水を前記給水通路において往復移動させて前記給水通路の凍結を抑える凍結抑制処理を実行する燃料電池システム。 Wherein, when the water supply passage and frozen in at least one of the water conveyance source may occur, or, when the freezing is started, the positive mode and the reverse mode of the water conveyance source was executed alternately, the fuel cell system to perform the freeze restraining process the raw water in the tank by reciprocating in the water supply passage suppress freezing of the water supply passage.
  2. 請求項1において、前記制御部は、前記凍結抑制処理の開始時において、正モードよりも逆モードを優先させ、前記水搬送源を前記逆モードとして駆動させることにより前記給水通路内の原料水を空状態にさせて前記タンク内に戻す戻し処理を実行する燃料電池システム。 According to claim 1, wherein, at the start of the freezing suppression process, than the positive mode giving priority to the reverse mode, the raw water of the water supply passage by driving the water conveyance source as the reverse mode the fuel cell system that performs the return process back into the tank by the empty state.
  3. 請求項1または2において、前記制御部は、前記温度センサで検知する温度が第1閾値温度T1(T1≦5℃)以下であるとき、前記水搬送源を前記逆モードとして駆動させることにより前記給水通路内の原料水を減少または空状態にさせて前記タンク内に戻し、 The according to claim 1 or 2, wherein, when the temperature detected by the temperature sensor is not higher than the first threshold temperature T1 (T1 ≦ 5 ℃), by driving the water conveyance source as the reverse mode the raw water in the water supply passage is reduced or emptied state is returned to the tank,
    前記温度センサで検知する温度が第2閾値温度T2(T2<T1)以下であるとき、凍結が発生するおそれがあると判定し、前記水搬送源の前記正モードおよび前記逆モードを交互に実行させ、前記タンク内の前記原料水を前記給水通路において往復移動させて前記給水通路の凍結を抑える前記凍結抑制処理を実行する燃料電池システム。 When temperature detected by the temperature sensor is a second threshold temperature T2 (T2 <T1) or less, it is judged that there is a possibility that freezing occurs, executes said positive mode and said reverse mode of the water conveyance source alternately is allowed, a fuel cell system that performs the freeze restraining process the raw water in the tank by reciprocating in the water supply passage suppress freezing of the water supply passage.
  4. 請求項1〜3の何れか一項において、前記給水通路のうち前記蒸発部と前記水搬送源との間の通路部分における原料水の存在を検知するための水センサが設けられており、前記制御部は、前記凍結抑制処理において、前記水搬送源を駆動させるとき前記水センサからの信号に基づいて前記水搬送源の前記正モードを停止させる燃料電池システム。 In any one of claims 1 to 3, the water sensor is provided for detecting the presence of the raw water in the passage portion between the water transport source and the evaporating portion of the water supply passage, wherein control unit, in the anti-freezing process, the fuel cell system to stop the positive mode of the water conveyance source based on a signal from the water sensor when driving the water conveyance source.
  5. 請求項1〜4の何れか一項において、前記制御部は、前記給水通路に凍結が発生していると判定するとき、前記正モードおよび逆モードを繰り返して複数回実行し、前記正モードの実行回数が増加するにつれて前記加熱部の単位時間あたりの発熱量を初期よりも段階的にまたは連続的に増加させることにより前記タンク内の原料水を昇温させる燃料電池システム。 In any one of claims 1 to 4, wherein, when determining the freezing to the water supply passage is occurring, the repeated positive mode and reverse mode multiple runs, of the positive mode the fuel cell system to raise the temperature of the raw water in the tank by increasing the heating value per unit time of the heating unit early than stepwise or continuously even as the execution count is increased.
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